脉冲激光沉积Ti50Ni36Cu14薄膜的成分均匀性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了Ti50Ni36Cu14合金薄膜.研究表明,PLD合金薄膜的成分与沉积距离(基片/靶间距)、激光脉冲频率有较大关系.当沉积距离(D)为20～30mm时,可获得成分均匀稳定的合金薄膜;当其它条件相同,激光脉冲频率(F)为5Hz时,合金薄膜与靶成分更为接近.采用PLD技术制备的Ti50Ni36Cu14合金薄膜成分均匀性较好,同时与磁控溅射薄膜相比PLD薄膜的平均成分更加接近靶体.采用本工艺获得的Ti50Ni36Cu14薄膜的平均成分为47.53at.%Ti、38.90 at.% Ni和13.57 at.%Cu.     

铜铟铝硒薄膜离子束溅射制备与表征

采用离子束溅射方法,在玻璃衬底上沉积Cu,In,Al和Se,在同一真空环境下进行退火处理,制备得到铜铟铝硒(CIAS)太阳电池吸收层薄膜。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、四探针系统、分光光度计分别对薄膜的表面形貌、物相结构、晶粒尺寸、元素含量、电阻率和禁带宽度等特性进行分析。结果表明:通过控制铜铟、Cu、Al、Se各靶材的镀膜时间,实现在Cu In Se2薄膜上掺杂Al元素,制备的CIAS薄膜呈现黄铜矿结构。薄膜(112)衍射峰峰位,表面电阻率和禁带宽度随着铝含量的增加而增加,调节Al元素的含量可以使薄膜表面均匀。当Al的原子分数比X(Al)=14.47%时,(112)衍射峰最强,半高宽最小,结晶最好。当X(Al)=11.8%,N(Al)/(N(In)+N(Al))=0.37,禁带宽度为2.12 e V,薄膜表面形貌最均匀。     

通过氧化Cu膜制备Cu_2O薄膜

通过热蒸镀Cu膜并在空气中退火制备Cu2O薄膜,利用X射线衍射(XRD)、能量分散X射线谱(EDX)和原子力显微镜(AFM)研究了已沉积和不同温度退火薄膜的晶体结构、成份和表面形貌。结果表明,Cu膜在200℃退火30分钟可以得到具有单一成份的Cu2O薄膜。四探针测量得到所制备的Cu2O薄膜电阻率为0.22Ωcm。用紫外可见光分光光度计(UV-vis)研究了Cu2O薄膜的光学特性,得出其光学带隙为2.4eV。     

磁控溅射制备大面积原子级平滑超低电阻率TiN薄膜电极

利用射频反应磁控溅射法制备了大面积原子级平滑的TiN薄膜电极,针对衬底偏压对TiN电极性能与结构的影响进行了系统探究。采用四探针方阻测试仪、XPS、GIXRD和AFM等测试手段对TiN薄膜电极的电阻率、化学成分、择优取向、表面形貌及薄膜均匀性进行表征分析。结果表明,施加-200 V衬底偏压可获得超低电阻率的TiN薄膜电极。采用最佳衬底偏压在4英寸单晶硅衬底上沉积的TiN电极薄膜具有较好的均匀一致性。最后将该TiN薄膜电极集成在HfO_2薄膜电容器中,该电容器展现出良好的顺电性能和低漏电特性。     

不同氮流量比制备纳米Ta-N薄膜及其性能

超大规模集成电路Cu互连中的核心技术之一是制备性能优异的扩散阻挡层.本文采用直流磁控反应溅射在N2/Ar气氛中制备了不同组分比的Ta-N薄膜,并原位制备了Cu/Ta-N/基底复合结构,对部分样品在N2保护下进行了快速热处理(RTA),采用台阶仪、四探针测试仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜、X射线衍射(XRD)对薄膜形貌结构进行了表征.结果表明,随着N2流量比的增加,薄膜沉积速率下降,表面趋于平滑,Ta-N薄膜热稳定性能及阻挡性能随之提高,而电阻率则上升.氮流量比为0.3制备的厚度为100nm的Ta-N薄膜经600℃/5min RTA后,仍可保持对Cu的有效阻挡;在更高温度下退火,Cu将穿过阻挡层与Si发生反应,导致阻挡层失效.     

靶功率对溅射沉积CIGS薄膜的结构与光学性能的影响

采用单靶磁控溅射方法分别在玻璃和镀有Mo背电极的Soda-lime玻璃衬底上沉积Cu(In0.7Ga0.3)Se2(CIGS)薄膜。研究了靶功率变化对CIGS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响。采用XRD表征薄膜的组织结构,SEM和EDS观察和分析薄膜的表面形貌和成分,紫外-可见光分光光度计测试薄膜的透过率光谱。结果表明,在不同功率下制备的CIGS薄膜均具有(112)面择优取向。当溅射功率为300W时,CIGS薄膜的表面形貌最平整,结晶最均匀,n(Cu):n(In):n(Ga):n(Se)=30.00:15.01:3.97:51.03组分符合高效吸收层的要求。溅射沉积的CIGS薄膜对可见光的平均透过率低于2%,光学带隙约为1.4eV。     

SiCN扩散阻挡层薄膜的制备及特性研究

采用磁控溅射法在单晶硅衬底上制备了SiCN及Cu/SiCN薄膜,并对试样进行了退火处理.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、四探针测试仪(FPP)研究了SiCN薄膜的表面形貌、物相结构及在Cu/SiCN/Si结构中SiCN薄膜对铜与硅的阻挡性能.结果表明,沉积态SiCN薄膜为无定型的非晶结构,晶化温度在1000℃以上;SiCN薄膜作为Cu的扩散阻挡层有较好的热稳定性及阻挡性,阻挡失效温度在600℃左右.     

氮气流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了CuInGa(CIG)预制膜.以N2为载气,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了N2流量对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,在不同的N2流量下制备的CIGS薄膜,均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当Ar流量为0.40m3/h时,薄膜表面结构致密,晶粒大小均匀,并且Cu、In、Ga原子含量,处于制备弱p型CIGS薄膜的理想范围.     

磁控溅射工艺对Mo膜性能的影响

采用中频磁控溅射方法制备用于CIGS薄膜太阳能电池背电极的Mo膜。研究了靶面磁场强度、溅射气压、溅射电流等工艺参数对Mo膜沉积速率、电阻率、形貌及应力的影响。研究表明:随着靶面磁场强度的增强,Mo膜电阻率和沉积速率均下降;使用较高的溅射电流可以获得较高的沉积速率和较低的电阻率,使用较低的溅射气压可以获得较低的电阻率和较高的沉积速率。在本试验条件下制备的Mo膜基本上呈现拉应力状态并且随溅射气压的升高而增大。     

CuInSe2和Cu(In,Ga)Se2薄膜的制备进展

综述了CuInSe2 (CIS)和Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)薄膜的最新制备和研究进展,重点论述了几种制备方法如热蒸发、喷涂热解、电化学沉积、溶解-旋涂、高温液相合成等对相应薄膜的形貌、结构、成分以及所组成太阳能电池光电性能的影响,探讨了这类薄膜太阳能电池存在的问题,展望了今后的研究方向.     

溅射Cu膜方式对ZrN扩散阻挡层热稳定性的影响

用射频磁控反应溅射法在Si(111)单晶基体上沉积ZrN扩散阻挡层,随后在其上分别用直流脉冲平衡磁控溅射(BMS)和非平衡磁控溅射(UBMS)沉积Cu膜.用XRD分析Cu膜的结构,AES分析薄膜成分,AFM观察沉积态Cu膜的表面形貌.结果表明,UBMS沉积的Cu膜可有效抑制Cu与Si基体之间的扩散,提高ZrN扩散阻挡层的热稳定性,UBMS沉积的Cu膜对扩散地抑制作用与其致密的结构有关.     

前驱膜中Ga含量对CIGS吸收层性能的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CuInGa(CIG)前驱膜,并采用固态硒化法进行处理,获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜.采用扫描电子显微镜和X射线衍射观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表面形貌.着重分析了CIG前驱膜中的Ga含量对CIGS吸收层薄膜成分、晶体结构的影响.结果表明,通过调节CIG前驱膜的Ga含量可制备得到Cu/(In+Ga)原子比接近1,且Ga/(In+Ga)比例可调的成分分布均匀的CIGS薄膜.CIGS薄膜由Cu(In1-xGax)Se2固溶体相组成,Ga主要是以替代In的固溶形式存在.在CuIn和CuGa合金靶的功率密度分别为0.24和0.30W/cm2条件下制备的CIG前驱膜经固态硒化处理可获得Ga/(In+Ga)比高达0.2701的CIGS薄膜.     

Inluence of Target Power on Structure and Optical Properties of CIGS Films

采用单靶磁控溅射方法分别在玻璃和镀有Mo背电极的Soda-lime玻璃衬底上沉积Cu( In0.7Ga0.3)Se2 (CIGS)薄膜.研究了靶功率变化对CIGS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响.采用XRD表征薄膜的组织结构,SEM和EDS观察和分析薄膜的表面形貌和成分,紫外-可见光分光光度计测试薄膜的透过率光谱.结果表明,在不同功率下制备的CIGS薄膜均具有(112)面择优取向.当溅射功率为300W时,CIGS薄膜的表面形貌最平整,结晶最均匀,n(Cu)∶n(In)∶n(Ga)∶n(Se)=30.00∶15.01∶3.97∶51.03组分符合高效吸收层的要求.溅射沉积的CIGS薄膜对可见光的平均透过率低于2％,光学带隙约为1.4eV.     

磁控溅射制备染料敏化太阳能电池氮掺杂碳膜对电极

采用双极脉冲磁控溅射法制备氮掺杂碳膜并作为对电极应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中。研究了氮掺杂对碳膜的结构与性能的影响。用X射线光电子能谱(XPS)对氮掺杂碳膜进行薄膜表面元素分析,用四探针测试仪对氮掺杂碳膜的方块电阻进行测试,用扫描电镜对氮掺杂碳膜表面形貌进行分析。组装电池,用太阳光模拟器测试电池的光电转化率。研究结果表明,经过氮掺杂的碳膜,表面形貌致密,当N2的体积分数为30%时,薄膜中N元素含量为15.21%,薄膜的方块电阻为9.4Ω/□,电池的光电转化率为1.16%。     

磁控溅射制备染料敏化太阳能电池氮掺杂碳膜对电极

采用双极脉冲磁控溅射法制备氮掺杂碳膜并作为对电极应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中。研究了氮掺杂对碳膜的结构与性能的影响。用X射线光电子能谱(XPS)对氮掺杂碳膜进行薄膜表面元素分析,用四探针测试仪对氮掺杂碳膜的方块电阻进行测试,用扫描电镜对氮掺杂碳膜表面形貌进行分析。组装电池,用太阳光模拟器测试电池的光电转化率。研究结果表明,经过氮掺杂的碳膜,表面形貌致密,当N2的体积分数为30%时,薄膜中N元素含量为15.21%,薄膜的方块电阻为9.4Ω/□,电池的光电转化率为1.16%。     

叠层结构对Cu/In预制膜微观结构的影响

采用超声波-脉冲直流电沉积的方法在钼基底上制备了两种不同叠层结构的Cu/In预制膜:Cu/In多层膜和Cu/In双层膜,经过随后的热处理得到了Cu/In合金膜。通过XRD、SEM等对比研究了这两种Cu/In预制膜热处理前后的表面形貌、成分和相结构特征。结果表明:采用Cu/In多层膜制备的Cu/In合金膜表面更致密、平滑,成分分布更均匀,所用的热处理时间短且显著减少了In元素的挥发损失,更利于薄膜原子比的精确控制。     

CdZnTe薄膜的CdCl2退火及性能表征

采用近空间升华法制备了CdZnTe薄膜,并对其进行CdCl2退火,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外光谱仪、I-V测试仪等研究了退火对薄膜表面形貌、成分、结构以及光电性能的影响。结果表明,经过CdCl2退火后薄膜的晶粒尺寸明显增大,晶粒分布更加均匀;XRD分析结果显示,退火后薄膜的最强峰(111)峰的半峰宽变窄,薄膜沿(111)方向的择优取向明显增强;退火后薄膜的光学透过率降低,截止边红移,光学禁带宽度减小;薄膜的电阻率在退火后下降了两个数量级。     

PET瓶内镀DLC薄膜的结构、成分及其阻隔性研究

为了降低PET瓶的透氧率,采用射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以C2H2为碳源,Ar为稀释气体,在PET瓶内制备类金刚石(Diamond-like Carbon,简称DLC)薄膜作为阻隔层.采用傅里叶红外透射光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和透氧测试(OIR)等手段对其进行结构、成分、形貌和阻隔性进行分析测试.结果表明,碳氢膜主要由sp3杂化的碳氢化合物组成,薄膜阻氧性与sp3杂化的碳氢化合物含量、膜厚和薄膜表面形貌有关.特别是采用增强(capacitively coupled plasma,CCP和inductively coupled plasma,ICP)放电等离子体源制备的类金刚石膜表面致密,均匀无裂纹,阻隔性明显提高.     

近空间升华法制备CdZnTe厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在FTO玻璃衬底上制备CdZnTe多晶厚膜,并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、I-V测试仪等对CdZnTe厚膜的表面形貌、成分、结构以及光电性能进行分析表征。结果表明,所制备的CdZnTe膜均匀致密,随生长时间的延长,晶粒尺寸明显增大;不同厚度的CdZnTe膜均表现出沿(111)晶面的择优生长;CdZnTe厚膜的禁带宽度在1.53～1.56eV之间;电阻率在1010Ω.cm数量级,具有较好的光电响应,试制的薄膜探测器可用作计数型探测器。     

烧结NdFeB磁体表面沉积Ni膜及其耐腐蚀性

为改善烧结钕铁硼(NdFeB)磁体的耐腐蚀性能,在磁体表面用磁控溅射方法制备了Ni薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了Ni薄膜的组织形貌,利用电化学测试、中性盐雾试验(NSS)测试了镀膜样品的耐腐蚀性能,研究了溅射功率和负偏压对Ni薄膜组织结构、电化学性能和中性盐雾环境下耐腐蚀性能的影响。结果表明:Ni薄膜的厚度和致密性是影响其耐腐蚀性能的关键因素;随溅射功率增大,Ni薄膜厚度增大,但晶粒尺寸变大、致密性降低,耐腐蚀性能先升高后降低;加负偏压后,Ni薄膜厚度有所减小,但膜层表面更加光滑、组织更加致密均匀,因此镀膜样品耐腐蚀性能有所提高;在溅射功率为100~120 W、负偏压为150 V条件下制备的磁控溅射镀Ni样品具有最好的耐腐蚀性能。