活性环境空心阴极溅射特性与沉积Al_2O_3、ZnO掺杂和In_2O_3:Mo薄膜的应用(上)

Reactive-environment, hollow cathode sputtering: Basic characteristics and application to Al_2O_3,doped ZnO,and In_2O_3:Mo

研究了薄膜沉积方法,基于空心阴极金属溅射,在基材附近提供反应气体。工作气体和携带溅射原子通过一个狭长通道从阴极出来,这样,反应气体被阻止到达靶面。用Cu靶和脉冲电源激励,研究了阴极的基本运作。研究包括沉积率对电源、压强、气体流量和膜厚分布的依存关系,以及膜电阻率作为基材上的状态函数。用模型进行计算气体的速度分布和在腔内的压强,Al2O3膜是在氧的活性环境下溅射一个Al靶获得的,必须指出只要极少量氧气通过阴极就能氧化(中毒)靶,而外面大量氧气完全不会影响靶,在后者模式下实现了非常稳定的放电且易形成的Al2O3薄膜。利用该方法制备透明的ZnO导电膜,掺杂Al或B,达到了高沉积率,且在适当氧流量下得到了低的膜电阻率。同时,制备了高迁移率的In2O3:Mo透明导电膜,电阻率仅有1.9×10-4Ω·cm。给出了空心阴极的比例关系、沉积效率,比较了磁控溅射和直线的活性环境空心阴极溅射。