低温反应溅射Al+α-Al2O3复合靶沉积α-Al2O3薄膜

低温沉积α-Al₂O₃薄膜是拓展其实际工程应用的关键。本研究以Al、α-Al₂O₃和Al + 15wt% α-Al₂O₃为靶材, 用射频磁控溅射在Si(100)基体上沉积氧化铝薄膜。用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对所沉积薄膜的相结构和元素含量进行研究, 用纳米压痕技术测量薄膜硬度。结果表明, 在550 ℃的基体温度下, 反应射频磁控溅射Al+α-Al₂O₃靶可获得单相α-Al₂O₃薄膜。靶中的α-Al₂O₃溅射至基片表面能优先形成α-Al₂O₃晶核, 在550 ℃及以上的基体温度下可抑制γ相形核, 促进α-Al₂O₃晶核同质外延生长, 并最终形成单相α-Al₂O₃薄膜。     

低温反应溅射沉积α-(Al,Cr)_2O_3膜

使用AlCr合金靶材在高功率脉冲磁控溅射系统中低温反应溅射沉积氧化物薄膜,并与使用纯Al靶反应溅射的薄膜对比。用纳米压痕仪测量薄膜的力学性能,使用扫描电镜(SEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)和能谱仪(EDS)等手段研究了沉积薄膜的表面形貌、相结构和元素组成。结果表明,反应溅射Al时靶表面火花放电严重且工艺不稳定,因此所沉积的薄膜表面粗糙、疏松,硬度低;而反应共溅射AlCr能抑制靶表面火花放电,沉积薄膜平整、致密且硬度高;在540℃和10%氧分压条件下,可沉积出以α-(Al,Cr)_2O_3为主的刚玉型结构氧化物薄膜。