退火对不同基底上氧化钒薄膜电阻的影响

采用直流磁控溅射的方法分别在普通玻璃与硅片上制备了氧化钒薄膜,在大气及真空氛围下分别对样品采取了退火处理,测量了退火前后薄膜的电阻,结合样品的XRD图谱进行了分析。结果表明,在普通玻璃和硅片上均得到了V2O5薄膜。经过大气氛围退火处理后,薄膜的结晶度明显增强,硅片上薄膜的电阻明显变小,而玻璃基底上的薄膜电阻变化则不明显。在温度升高的过程中,Si片上薄膜电阻变化范围为56～0.54MΩ。而经过真空退火处理的薄膜其电阻均发生改变,升温过程中,玻璃基底与Si片上薄膜的电阻变化范围分别为52～16MΩ、4.3～0.46MΩ,说明经过退火后硅片上沉积的薄膜具有较好的电学性能。     

溅射时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在普通玻璃上制备了氧化钒薄膜,并对薄膜采取了450 ℃真空退火处理,分别测量了退火前后薄膜XRD图谱及电阻,比较了不同溅射时间（120 min、100 min、60 min）对薄膜性能的影响。结果表明,溅射时间增长,薄膜的结晶度也增强,经过退火处理,薄膜的电阻明显减小,且溅射时间越长,薄膜的阻值越小,3块薄膜的电阻分别达到16.0 MΩ、65.0 MΩ、71.5 MΩ,其随温度变化的幅度也越小。     

真空退火对氧化钒薄膜的相成分和电学性能的影响

利用真空退火工艺处理p-Si(100)衬底上磁控溅射制备的氧化钒多晶薄膜.利用X射线衍射(XRD)分析、原子力显微镜(AFM)以及四探针测试方法,研究了退火时间对薄膜的相成分和电学性能的影响,并观察分析了氧化钒薄膜的表面形貌.研究结果表明,随着退火时间的变化,薄膜的相成分不断发生变化,钒氧比例不断升高,可以得到多种氧化钒的相.适当的真空退火处理可以改善薄膜的表面质量,并且能有效地降低氧化钒薄膜的室温电阻率达两个数量级.     

钽掺杂对二氧化钒多晶薄膜相变特性的影响

将Ta_2O_5与V_2O_5均匀混合,压制成溅射靶,用离子束增强沉积方法在二氧化硅衬底上沉积掺Ta氧化钒薄膜.在氮气中适当退火,形成掺杂二氧化钒多晶薄膜.X射线衍射结果显示,薄膜具有单一的(002)取向.XPS测试表明,膜中V为+4价,Ta以替位方式存在.温度-电阻率测试表明,薄膜具有明显的相变行为,原子比为3%的Ta掺杂后,二氧化钒多晶薄膜相变温度降低到约48℃.Ta原子的半径大于V原子的半径,Ta的掺入在薄膜中引入了张应力;5价Ta 替代4价V,在d轨道中引入多余电子,产生施主能级,这些是掺钽二氧化钒多晶薄膜相变温度降低的原因.     

氧分压对溅射氧化钒薄膜结构和透光性能的影响

采用射频磁控溅射法,在K9抛光玻璃基底上沉积氧化钒(VOx)薄膜,研究在其他参数保持不变时氧分压参量对薄膜的结构、表面质量及透光性能的影响。利用表面轮廓仪、X射线衍射仪、原子力显微镜及分光光度计分别对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和紫外-近红外光透射率进行分析。结果表明,制备的VOx薄膜的晶相随氧分压不同发生改变,调整氧分压在可见-近红外光区域可获得弱吸收的光学膜,但氧分压过高只能获得低的薄膜沉积速率,氧分压对薄膜表面粗糙度及晶体生长模式也有不同程度的影响。本文对实验结果进行了分析和讨论。     

适用于非制冷焦平面探测器的氧化钒薄膜制备研究

氧化钒薄膜由于其具有高电阻温度系数(TCR),近年来被广泛应用于非制冷红外探测器.利用离子束增强沉积法,通过精确控制溅射电压、退火温度优化了氧化钒的制备工艺,制备出的氧化钒薄膜电阻为40kΩ、TCR为-2.5%K-1,满足非制冷焦平面探测器氧化钒薄膜的应用的要求.     

氧化钒薄膜的性能和制备

为制备低相变温度、高相变特性的氧化钒薄膜,分析了氧化钒的结构,及其结构决定的特有相变,相变前后独特的光电性能及其应用。比较研究了各种制备方法,得到最低相变温度、最高的电阻变化率和电阻温度系数分别达24℃、105-、5.2%K-1,研究表明,掺杂改性及新的成膜工艺的研究是氧化钒薄膜的发展方向。     

膜厚对氧化钒薄膜结构和光学性质的影响

利用真空热蒸发在石英基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜, 研究厚度对薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。薄膜的结构由X射线衍射(XRD)仪和拉曼(Raman)光谱仪测得, 表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测。利用分光光度计测量薄膜的光学透射率, 并且采用Forouhi-Bloomer模型与修正的德鲁德(Drude)自由电子模型相结合的方法拟合透射率来确定薄膜的折射率、消光系数和带隙。结果表明, 热蒸发的氧化钒薄膜呈非晶态, 薄膜的主要成分为五氧化二钒, 且含有少量的二氧化钒。薄膜表面的颗粒粘结在一起, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜表面粗糙度以及颗粒尺寸变小, 膜层表面平整度越来越好, 颗粒之间的空隙变小, 导致折射率随膜厚的增加而增大, 消光系数减小。另外, 随着薄膜厚度从200 nm增加到450 nm, 光学带隙从2.67 eV减小到2.45 eV。     

一种制备氧化钒薄膜的新工艺

采用两步法工艺,即先在衬底上溅射一层金属钒膜,再对其进行氧化的方法,在硅和氮化硅衬底上制备了高电阻温度系数的混合相VOx多晶薄膜。电学测试结果表明:厚度为50nm的氧化钒薄膜的方块电阻和电阻温度系数(TCR)在室温时分别达到50kΩ和0.021K-1。     

制备工艺对氧化钒薄膜微观结构的影响

为了研究制备工艺对氧化钒薄膜微观结构的影响,采用X射线衍射和扫描电镜,对用sol-gel法制作的、不同热处理条件下的硅基氧化钒薄膜之结构及形貌进行了分析。结果表明,470℃下制作出的有种子层薄膜无裂纹、致密性好、晶粒尺寸分布均匀,在此温度下热处理4 h得到的有种子层氧化钒薄膜V2O5相最纯,衍射峰最强,而提高热处理温度会导致晶向杂乱,V2O5相的衍射峰强度降低,使得VO2相增多。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

离子束增强沉积VO2多晶薄膜的成膜机理

用离子束增强沉积制备高性能VO2薄膜，在溅射V2O5粉末靶的同时，用氩、氢混合束对沉积膜作高剂量离子注入，然后经500℃以上的退火，获得热电阻温度系数(TCR)高达4％的VO2薄膜。成膜机理是：利用高剂量氩离子注入的损伤效应使V2O5的V—O键断裂；利用注入氢的还原效应将V2O5转换成VO2薄膜；利用混合效应使界面结合牢固、薄膜结构均匀；利用掺杂效应，使氩出现在晶格的间隙位置，产生张应力，降低了薄膜的转换温度；利用轰击效应使薄膜致密，降低了氧空位，减小了晶界宽度，提高了其TCR。     

离子束增强沉积氮化铝薄膜的电绝缘性能研究

AlN薄膜作为绝缘层材料，在微电子领域的高温高功率器件中有很大应用潜力。采用离子束增强沉积(IBED)法制备了AlN薄膜，采用X光电子能谱(XPS)和电容-电压/电流-电压(C-V/I-V)等方法对AlN薄膜的微观结构和绝缘性能进行了研究，得到了影响薄膜电绝缘性能的主要参数。研究结果表明，沉积过程中向IBED系统通入一定的氮气可有效提高薄膜的N／Al，使其接近化学计量比(从0．53：1到0．81：1)及电绝缘性能(击穿电场约为1．42MV／cm)。     

沉积温度对电子束蒸发沉积ZrO2薄膜性质的影响

摘要ZrO2薄膜样品在不同的沉积温度下用电子束蒸发的方法沉积而成。利用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)检测了ZrO2薄膜的晶体结构和表面形貌，发现室温下沉积ZrO2薄膜样品为非晶结构，随着沉积温度升高．ZrO2薄膜出现明显的结晶现象，在薄膜中同时存在四方相及单斜相。薄膜表现为自由取向生长，晶粒尺寸随沉积温度升高而增大。同时发现薄膜中的残余应力随沉积温度的升高，由张应力状态变为压应力状态，这一变化主要是薄膜结构变化引起的内应力的作用结果。同时讨论了不同沉积温度对ZrO2薄膜光学性质的影响。     

离子束增强沉积制备氮化硅薄膜的计算机模拟

Monte-Carlo计算机模拟程序,SIBL,用来描述离子束增强沉积(IBED)制备氧化硅薄膜的生长过程,提供薄膜组分的深度分布及界面混合等有关信息.它是TRIMSP的发展,并利用了ZBL(Ziegler,Biersack,Littmark)最新的二体势和电子阻止本领.模拟计算中,用一个间断交替的薄膜生长过程(先沉积一层硅原子,然后注入一定量的氮离子)来代替实验上一个沉积原子和离子轰击同时进行的连续过程,且在注入一定量的离子后,对每层原子的组份,密度进行修正,使模拟达到动态化.计算结果表明,薄膜组份比随离子原子到达比的变化关系以及组份的深度分布和实验符合很好.     

End-Hall与APS离子源辅助沉积制备的薄膜特性

利用离子束辅助沉积(IAD)技术制备了单层HfO2薄膜,离子源分别为End-Hall与APS离子源。采用Lambda900分光光度计、可变角光谱椭圆偏振仪(V-VASE)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ZYGO干涉仪和激光量热计测试了薄膜的透射光谱、光学常数、晶体结构、表面形貌和吸收(1064nm)。实验结果表明,薄膜特性与辅助离子源及起始膜料有着密切的关系。End-Hall离子源辅助沉积制备的薄膜出现轻微的折射率不均匀性。两种离子源辅助沉积制备的薄膜折射率均较高,吸收损耗小,薄膜均为单斜晶相。不同离子源辅助沉积条件下,利用金属Hf为起始膜料制备的薄膜表面平整度较好,其均方根粗糙度和总积分散射均相对较小。与End-Hall离子源相比,APS离子源辅助沉积制备的薄膜吸收相对较小。