射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^(-4)Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10^(20)cm^(-3)、迁移率为27.3 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)、可见光(400~700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。

射频磁控溅射制备CdS薄膜性质研究

利用射频磁控溅射技术,在玻璃和Si(111)的基板上沉积CdS薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学特性等影响.X射线衍射结果表明,在不同溅射功率下制备的CdS薄膜样品,均表现为在(002)方向择优生长,其晶粒尺寸和表面粗糙度均随溅射功率的增大而增大.透射光谱分析表明,CdS薄膜在近红外光区域具有较大的透射率.对Tauc曲线进行分析显示,薄膜的带隙随溅射功率的增大而减小.霍尔效应测试表明,薄膜的电阻率随着溅射功率的增加而降低,而载流子浓度则随着溅射功率的增加而增大.研究结果可为CdS薄膜在光电器件方面的应用提供参考.

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO_(2)/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。

射频磁控溅射制备HfMoNbZrN_(x)薄膜的组织和性能

利用射频磁控溅射技术分别在单面抛光Si(001),Al_(2)O_(3)(0001)和硬质合金(WC-8 wt.%Co)基底表面沉积HfMoNbZrN_(x)薄膜,研究不同氮气流量R_(N)对HfMoNbZrN_(x)薄膜的组织和性能影响。结果表明,HfMoNbZr薄膜倾向于形成非晶态,随着R_(N)的增加,HfMoNbZrN高熵合金氮化薄膜转变为面心立方(FCC)结构并且沉积速率下降;当R_(N)=10%时,薄膜硬度和弹性模量最大,分别为21.8GPa±0.88GPa和293.5GPa±9.56GPa;所有薄膜均发生磨粒磨损,相较于多元合金薄膜,氮化物薄膜的磨损率下降了一个数量级,薄膜耐磨性显著提高。

射频磁控溅射制备PZT铁电薄膜的工艺研究

在SiO2/Si基片上采用直流对靶溅射技术制备出Pt/Ti底电极;应用射频磁控溅射方法,利用快速热处理(RTA)工艺,制备出了具有良好铁电性能的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜。将样品进行10min快速热退火处理,退火温度700℃。测试分析表明:薄膜厚度比较均匀、表面基本平整、没有裂纹和孔洞、致密性好、薄膜样品的矫顽场强(Ec)为28.6kV/cm,剩余极化强度(Pr)为18.7μC/cm2,自发极化强度(Ps)为37.5μC/cm2,是制备铁电薄膜存储器的优选材料。

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有 (0 0 2 )择优取向的氧化锌薄膜 ,用波长为 30 0nm的光激发 ,观察到在 44 6nm处有一强的光致发光峰 ,它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响 ,且给出了解释。

Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响

在Corning 1737玻璃衬底上射频磁控溅射沉积了铝掺杂ZnO薄膜 (ZnO∶Al) .薄膜沉积在衬底温度 2 5 0℃、溅射功率 10 0W和纯氩气氛中进行 .通过在 0 2～ 3 2Pa范围改变溅射氩气氛压力pAr,研究了不同pAr对样品的晶体结构、电学特性、光学特性和表观形貌的影响 .利用X射线衍射 (XRD)、透射和反射谱测量、扫描电子显微镜 (SEM) ,发现不同pAr下ZnO∶Al薄膜都具有垂直于衬底C轴择优取向 .在可见光谱范围 ,pAr对透过率的影响非常小 ,薄膜的平均透过率大于 83% ,但红外透过率与薄膜的电阻率成正比 .在较低的溅射气压下 (pAr=0 2Pa)获得的薄膜电阻率最小 ,对应有大的光学带隙 (3 6 1eV) .随着pAr的降低 ,晶粒尺寸增大 .pAr对ZnO∶Al薄膜的表观形貌有显著的影响 .

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

采用射频 (RF)反应磁控溅射法在n Si(0 0 1)衬底上外延生长ZnO薄膜。XRD谱测量显示出较强的 (0 0 2 )衍射峰 ,表明ZnO薄膜为c轴择优取向生长的。室温PL谱测量观察到了较强的紫外光发射和深能级发射。

射频磁控溅射制备纳米TiO_2薄膜的光电化学行为

在室温下采用射频磁控溅射法制备了纳米晶粒的TiO2薄膜,用循环伏安法研究了ITO/TiO2薄膜电极的光电化学行为,并测量了相应TiO2薄膜的亲水性与光催化能力.结果表明,在室温下制备的TiO2薄膜为无定形结构,当退火温度超过400℃时转化为锐钛矿结构.在400℃下退火的TiO2薄膜具有良好的亲水性和光催化能力.TiO2薄膜电极用254nm的紫外光照射一定时间后会产生新的氧化峰,且随着光照时间的增加,峰电流也增加.初步认为用紫外光照射一定时间后,TiO2薄膜的循环伏安图的氧化峰属于光生的Ti3+,而光致亲水性可能与Ti3+的生成有关.

射频磁控溅射沉积Al/Al_2O_3纳米多层膜的结构及性能

运用射频磁控溅射技术在Si（100）基片及40Cr钢基体上制备了调制周期λ=60 nm,调制比η=0.25~3的Al/A12O3纳米多层膜。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、维氏显微硬度仪及MFT-4000多功能材料表面性能测试仪对多层膜的结构、硬度、膜基结合强度及摩擦性能进行了研究。结果表明：Al/A12O3多层膜中Al层呈现（111）择优取向,A12O3层以非晶形式存在,多层膜呈现良好的调制结构。薄膜与衬底之间的结合强度较高,均在40 N左右,摩擦系数均低于衬底的摩擦系数,表明Al/A12O3多层膜具有一定的减摩作用。η=0.25的Al/A12O3多层膜具有最高的硬度值（16.1GPa）,摩擦系数最低（0.21）,耐磨性能最好。

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .

射频磁控溅射TiO_2/HA复合生物膜的制备与表征

将水热合成的羟基磷灰石(HA)粉与20wt%Ti粉混合,冷压烧结成靶材。采用射频磁控溅射方法,在工业纯钛基体上沉积TiO2/HA生物薄膜,通过扫描电镜(SEM)及其能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和差热分析仪(TDA)对膜层进行了表征,探讨了溅射膜的晶化工艺。结果表明:由于选择溅射和OH-损失,溅射膜由TiO2晶体颗粒和非晶钙磷化合物组成,且其Ca/P比降低。经700℃,0.5h水蒸气处理,非晶钙磷化合物结晶度大大提高,并部分转化为HA晶体,且处理后的溅射膜与基体间无裂纹。

Al掺杂ZnO薄膜的射频磁控溅射工艺与光电性能研究

用射频磁控溅射法制备Al掺杂ZnO(ZAO)薄膜,研究溅射与真空退火工艺对ZAO薄膜的显微结构及光电性能的影响。采用X射线衍射(XRD)对ZAO薄膜的显微结构进行了测试分析,用四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对ZAO薄膜的光电性能进行了测试分析。结果表明:随溅射时间的增加,样品由非晶态向晶态转变,同时也出现(002)择优取向强弱的变化。退火提高了溅射时间较长的薄膜的结晶质量。溅射时间的增加使溅射态ZAO薄膜的光学带隙变窄,但退火处理则使光学禁带宽度增大。溅射时间的增加以及退火处理均使薄膜的透光率稍有下降,但所有ZAO薄膜的透光率均在90%以上。薄膜的电阻率随溅射时间的增加先降低,后稍有回升。退火使薄膜的电阻率显著降低,当溅射时间为60min时退火后薄膜的电阻率达到最低值,为9.4×10-4Ω.cm,其方块电阻低至18.80Ω/□。

射频磁控溅射法制备TiB_2涂层及其性能分析

利用射频磁控溅射技术在硅和钢片上沉积了TiB2涂层。采用场发射电子扫描显微镜(FESEM),小掠射角x射线衍射(GAXRD)及X射线光电子能谱(XPS)分别研究了涂层的横截面形貌,晶体结构以及涂层中的元素和化学状态。同时,对涂层的显微硬度和残余应力进行了表征。结果表明,利用射频磁控溅射法制备的TiB2涂层平整光滑,结构致密,沿[001]晶向择优生长,具有纳米晶结构,硬度显著提高,而且残余压应力较低。

射频磁控溅射工艺制备二氧化钒薄膜

以V2O5陶瓷烧结靶材及射频磁控溅射工艺制备V2O5薄膜,再经氩气气氛退火处理得到VO2薄膜。采用扫描电子显微镜观察不同制备条件下薄膜表面微观形貌特征,拉曼光谱和X射线光电子能谱用来分析确定退火前后薄膜的物相结构及化合价态。结果表明,溅射4h、450℃退火2h制备的薄膜结晶形态良好,VO2纯度高于94%原子分数。

射频磁控溅射CN_x薄膜的结构与衬底温度关系的研究

使用射频磁控溅射方法在不同衬底温度下 ( ts=室温 ,35 0 ,5 0 0℃ )于 Si( 0 0 1 )衬底上沉积了 CNx 膜 ,并利用拉曼 ( Raman)光谱、傅里叶变换红外光谱 ( FTIR)及 X射线衍射光电子能谱 ( XPS)对 CNx 膜的化学结合状态与温度的关系进行了研究 .Raman光谱结果表明 ,随衬底温度 ( ts)增加 ,D带向低频方向移动 ,G带向高频方向移动 ;它们的半高宽分别由 375和 1 5 0 cm- 1减小至 32 8和 1 4 2 cm- 1 ;ID/IG 由 3.76减小至 2 .88.FTIR谱中除无序 D带 ( 1 4 0 0 cm- 1 )和石墨 G带 ( 1 5 70 cm- 1 )外 ,还有～ 70 0 cm- 1 ,～ 2 2 1 0 cm- 1 ( C≡ N) ,2 330 cm- 1 ( C—O)及 3 2 5 5～ 335 1 cm- 1 ( N—H)等峰 .XPS测试结果表明 :随衬底温度增加 ,N与 C的物质的量比由 0 .4 9下降至 0 .38,sp2 ( C—N)组分与 sp3( C—N)组分强度比呈增大趋势 .低温 ( 35 0℃ )退火并未对CNx 膜的化学结合状态产生较大影响 ;高温 ( 90 0℃ )

非晶态碲镉汞薄膜的射频磁控溅射生长及其晶化过程研究

在玻璃衬底上用射频磁控溅射技术进行了非晶态碲镉汞(a-HgCdTe或a-MCT)薄膜的低温生长,获得了射频磁控溅射生长a-HgCdTe薄膜的"生长窗口"。利用X射线衍射(XRD)技术对所生长的薄膜进行分析研究,a-HgCdTe薄膜的XRD衍射为典型的非晶衍射波包。椭圆偏振光谱研究结果表明,a-HgCdTe薄膜与晶态HgCdTe薄膜的折射率和消光系数均表现出明显的差异,椭圆偏振光谱技术可以作为一种非晶态半导体的结构判定手段。在90℃～215℃范围内对非晶态碲镉汞薄膜进行了真空退火处理研究其晶化过程,其晶化温度在130℃～140℃之间。

氧分压对射频磁控溅射制备氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在石英基片上沉积ZnO薄膜.为了研究氧分压对ZnO薄膜的结构和光电学性质的影响,在氧分压0.00,2.54,5.06,7.57 mPa的条件下制备了4个样品.样品的微结构、表面形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法进行测量.结果表明,所有样品的主要衍射峰为(002)峰,随氧分压的增加,(002)峰的强度降低,且出现了(101)面的衍射峰.氧分压的升高,薄膜的表面粗糙度和载流子浓度减小,迁移率增大,电阻率从氧分压为0时的0.2Ωcm增加到7.57 mPa时的1 400Ωcm.所有样品在可见光区的平均透过率都大于83%,薄膜的折射率随氧分压的增加而增大,而消光系数和光学带隙则减小.

缠绕式射频磁控溅射聚酯(PET)表面沉积氧化硅(SiO_x)薄膜的研究

采用缠绕式射频磁控溅射方法在PET表面沉积SiO_x薄膜。研究了制备工艺对薄膜组成、表面形貌、阻隔性能的影响。通过红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察分析了射频功率、工作压强等参数对SiO_x薄膜性能的影响,得到最佳工艺参数;通过透湿与透氧测试,2000W、0.7Pa得到SiO_x薄膜对水蒸汽的阻隔性提高了约15倍,对氧气的阻隔性提高了25倍。

靶功率对射频磁控溅射制备MoS_2-Sb_2O_3复合薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射技术制备MoS2-Sb2O3复合薄膜,研究靶功率对薄膜性能和结构的影响。利用XRD、XRF分析薄膜的成分和结构,用CSM薄膜综合性能仪测试薄膜的硬度及附着力,通过承载力试验测试薄膜的承载性能,使用真空球-盘摩擦试验机测试真空和大气下薄膜的摩擦因数及耐磨寿命。结果表明:使用射频磁控溅射制备的MoS2-Sb2O3复合薄膜具有准非晶结构,其薄膜结构和成分受沉积时的靶功率影响;MoS2-Sb2O3复合薄膜在真空下具有比大气下更稳定的摩擦学性能,更长的耐磨寿命;提高溅射原子能量能有效地提高MoS2-Sb2O3复合薄膜的承载性能,减少薄膜的内应力,提高薄膜的附着力,提高薄膜的耐磨寿命。