直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO_2薄膜及其可见光活性

室温下通过直流反应磁控溅射的方法,利用碳钛镶嵌靶在Ar/O_2气氛中制备了碳掺杂纳米TiO_2薄膜,并通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对薄膜进行了表征.XRD测试结果表明,靶中碳和钛的面积比小于0.10时,碳掺杂的引入有利于TiO_2薄膜的晶格生长,并随靶中碳面积的增加,薄膜的结晶度也相应提高.由透射光谱计算得到的禁带宽度表明,靶中碳和钛的面积比为0.05时,薄膜的禁带宽度由纯TiO_2薄膜的3.4 eV减小到3.1 eV.光电测试结果表明,靶中碳和钛的面积比小于0.10时,碳的引入可以提高薄膜的光电响应,面积比为0.10时,可见光下0 V时薄膜的光电流密度为0.069μA·cm^(-2);但碳和钛的面积比增加到0.16时,测得的薄膜光电响应异常.

直流反应磁控溅射制备二氧化钛薄膜的光催化性研究

在磁控溅射器中用钛板作阴极 ,采用直流反应磁控溅射在玻璃基板上制备二氧化钛薄膜 ,溅射气体为氧、氩混合气体 ,O2 与Ar比例为 1∶2 ,溅射总气压范围为 0 5～ 6 65Pa ,溅射时基板温度范围为 1 0 0～ 40 0℃ ,薄膜厚度范围为 1 4 0～ 1 1 0 0nm。XRD结果显示薄膜具有纯锐钛矿结构或锐钛矿和金红石的混合结构。在高的基板温度和适宜的溅射总气压下制备的薄膜以及厚度较厚的薄膜在紫外光照射后 。

直流反应磁控溅射Al,N共掺方法生长p型ZnO薄膜及其特性

报道了利用直流反应磁控溅射以Al,N共掺杂技术生长p型ZnO薄膜 .ZnO薄膜在不同衬底温度下沉积于α Al2 O3 (0 0 0 1)衬底上 ,N来自NH3 与O2 的生长气氛 ,Al来自ZnxAl1-x(x =0 9)靶材 .利用XRD ,AFM ,Hall,SIMS和透射光谱对其性能进行了研究 .结果表明 ,ZnO薄膜具有高度c轴择优取向 ,4 5 0℃、6 0 0℃分别实现了p型转变 ,电阻率为 10 2 ～ 10 3 Ω·cm ,载流子浓度为 10 15～ 10 16cm-3 ,迁移率为 0 5～ 1 32cm2 / (V·s) .薄膜中Al原子促进了N原子的掺入 .实验还表明 ,p ZnO薄膜在可见光区域具有很高的透射率 (约为 90 % ) ,室温下光学带宽为 3 2 8eV .而在 4 5 0℃生长的p

直流反应磁控溅射制备氧化铝薄膜

采用直流反应磁控溅射,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在镍基合金和单晶硅基片上制备了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率和表面形貌进行了研究。结果表明,氧化铝薄膜的沉积速率随溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后增速趋缓;随溅射气压的增加,沉积速率先增大,在1.0Pa时达到峰值,而后随气压继续增大而减小;随Ar/O2流量比的不断增加,沉积速率也随之不断增大,但是随着负偏压的增大,沉积速率先急剧减小而后趋于平缓。用扫描电子显微镜对退火处理前后的氧化铝薄膜表面形貌进行观察,发现在500℃退火1h能够使氧化铝薄膜致密化和平整化。

直流反应磁控溅射生长p型ZnO薄膜及其特性的研究

本文报道了利用直流反应磁控技术生长p型ZnO薄膜。ZnO薄膜在不同的衬底温度沉积于α Al2 O3 (0 0 0 1)衬底上 ,生长气氛为NH3 O2 中。利用X射线衍射、Hall试验和透射光谱对其性能进行研究 ,结果表明 ,ZnO薄膜为高度c轴取向 ,在 5 0 0℃的衬底温度下具有很好的结晶性能 ,而且 ,该温度下ZnO还实现了p型转变 ,电阻率为 10 3 Ω·cm ,载流子浓度 10 15cm-3 ,Hall迁移率 3 4cm2 / (V·s)。这是利用溅射技术首次制备出p ZnO薄膜。实验还表明p ZnO薄膜在可见光区域具有 90 %的高透射率 ,室温下光学带宽约为 3 2 1eV。

反应磁控溅射法制备的氮掺杂TiO_2光催化膜的氮化学态和光催化活性(英文)

采用中频交流磁控溅射法 ,以O2 /N2 混和气为反应气体 ,在铝片上沉积了氮掺杂TiO2 膜 .利用原子力显微镜、紫外 可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段研究了掺杂膜的表面形貌、光吸收性能、物相组成以及膜样品中氮的化学态 ,并通过苯甲酰胺的光催化降解实验对光催化剂活性进行了评价 .结果表明 ,所得掺杂膜仅能够被紫外光所激发 ,反应气的配比对膜的形貌和TiO2 的锐钛矿 /金红石相比率均有影响 ,而氮在膜中以掺杂N3 -、表面吸附N2 和固溶N2 的形式存在 .随着N3 -掺入量的增加 ,掺杂膜的光催化活性显著提高 ,在反应气体组成为N2 /(O2 +N2 ) =80 % (体积分数 )时 ,掺杂N3 -量为0 5 94 % ,苯甲酰胺光催化降解效果最好 ,其活性约为纯TiO2 膜的 1 .

沉积速率及相关工艺条件对直流反应磁控溅射制备TiO_2薄膜性质的影响

在玻璃基板上用直流反应磁控溅射钛靶的方法制备TiO2 薄膜。在溅射总气压为 0 4Pa ,氧氩比分别为 1∶9,1∶5及 1∶3 2的情况下 ,调节溅射功率使沉积速率由 0 99nm/min变化到 12 12nm/min ,而且当基板温度为 34 0℃时 ,薄膜在可见光范围内的平均折射率基本不变 ,为 2 48± 0 0 3,而薄膜的表面形貌却有明显变化。XRD表明 ,在pO2 /pAr为 1∶9的条件下 ,薄膜中出现了TiOx(x <2 )的晶粒 ,但这对薄膜的光学性质并无影响。另外对TiO2

总气压对直流反应磁控溅射制备TiO_2薄膜的光学性质的影响

用DC(直流 )反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2 薄膜 ,在固定电源功率、氩气流量 4 2 .6sccm、氧流量 15sccm、溅射时间 30min的条件下 ,通过控制总气压改变TiO2 薄膜的光学性质。应用n&kAnalyzer12 0 0测量 ,当总气压增加时薄膜的平均反射率降低 ,同时反射低谷向短波方向移动 ,总气压对消光系数k影响不大 ;随着总气压的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势 ,但当总气压达到一定量值时折射率的变化趋于稳定。通过XRD和SEM表征发现 ,随着总气压的增加TiO2 的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变 ,薄膜表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密。

直流反应磁控溅射预制ZnO晶种层工艺参数优化

采用直流反应磁控溅射法,在不同O2/Ar分压比(1∶3、1∶4),不同溅射功率密度(24、40、48W/cm2)及不同热处理温度(400、800℃)条件下制备出ZnO晶种层,研究O2/Ar分压比、溅射功率及热处理的最佳工艺,对制备的晶种层微观形貌和结构进行SEM、AFM、XRD表征,分析磁控溅射相关工艺参数对预制ZnO晶种层的影响机理,发现在O2/Ar分压比为1∶4,溅射功率密度为40W/cm2及800℃热处理条件下制备的ZnO晶种层质量最优.

直流反应磁控溅射法注积ZrN薄膜

采用直流反应磁控溅射法淀积ZrN薄膜发现在（100）晶向硅片上ZrN薄膜按（111）晶向生长，控制生长工艺可以获得ZrN（111）晶向的外延生长膜．

反应磁控溅射法制备氧化钒薄膜

采用反应磁控溅射加真空退火分别在玻璃和Si(100)基底上制备氧化钒薄膜,利用X射线衍射和原子力显微镜分析其物相和表面形貌。结果表明:氧气体积分数低于15%时,玻璃上薄膜为低价钒氧化物,Si(100)上薄膜为V2O5(001)织构和V2O3(104)织构,高于20%时两基底上薄膜均为V2O5;玻璃上V2O5薄膜500℃下退火3h生成VO2,退火后薄膜粗糙度明显下降;Si(100)上V2O5薄膜500℃下退火2h生成V2O3(104)织构,退火后薄膜粗糙度变化不大。

直流反应磁控溅射法制备锐钛矿TiO_2薄膜

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在玻璃衬底上制备了TiO2薄膜。用XRD测试了TiO2薄膜的结构,研究了工艺因素中衬底温度、溅射气压、氧氩气体流量比和退火温度对薄膜结构的影响。实验结果表明:衬底温度高于200℃、溅射气压不高于0.7 Pa、氧氩流量比为1/4、退火温度为650℃时,锐钛矿TiO2薄膜更容易结晶。

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO_2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.

直流反应磁控溅射法制备VO_2薄膜

VO2是一种相变材料。发生相变时,VO2的电阻、透过率、反射率都会发生显著的变化;反应磁控溅射法是制备VO2薄膜的一种比较理想的方法。文中,重点讨论氧氩气质量流量比m(O2)/m(Ar)、基片温度以及沉积后薄膜的退火处理对制备薄膜成分、结构和性能的影响。通过分析得出m(O2)/m(Ar)比在1∶13和1∶12间具有较高的VO2含量;基片温度在250℃时具有较佳的VO2结晶特性;450℃保持2 h的真空退火处理可以改变薄膜成分和结构,使高价的V2O5薄膜还原到四价的VO2,且明显减少薄膜的氧缺陷,提高氧原子的含量,减少空洞,增加晶粒尺寸提高膜的致密度。

直流反应磁控溅射WO_3薄膜气敏特性研究

用直流反应磁控溅射法制成纳米结构的WO3薄膜气敏传感器,通过XRD,SEM和XPS对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,研究了不同基片上制备的WO3薄膜的氨敏特性与薄膜厚度、退火温度的关系.实验得到的薄膜粒径大小约30-50nm,结果表明:在未抛光的三氧化二铝基片上沉积厚度为40nm的WO3薄膜,经过400℃退火,在体积分数为5×10-5NH3中的灵敏度达到300,而且气体选择性好,响应-恢复时间短,可以作为理想的氨敏元件.

室温直流反应磁控溅射制备透明导电In_2O_3∶Mo薄膜

在室温条件下采用直流反应磁控溅射法制备了新型透明导电In2O3:Mo薄膜.研究了溅射压强中氧气百分含量[P(O2)]为8.0%～18.0%时对薄膜光电特性以及表面形貌结构的影响.结果表明,薄膜的光电性能对溅射压强中P(O2)非常敏感.分析显示P(O2)决定了薄膜中的氧空位含量和载流子浓度,从而影响了薄膜的光电特性.原子力显微镜观察表明,适量的P(O2)条件下可以获得平均粗糙度为0.3 nm、颗粒均匀、表面平整的薄膜.室温制备的IMO薄膜在可见光区域的平均透射率(含玻璃基底)高达82.1%,电阻率低至5.9×10-4 Ω·cm.

反应磁控溅射法制备HfO_2金刚石红外增透膜

采用纯铪(Hf)金属靶,在氧+氩反应气氛中进行了HfO2薄膜直流反应磁控溅射沉积。首先在单晶硅片上沉积薄膜,研究工艺参数改变对薄膜的影响,然后选择较优的工艺在金刚石表面沉积符合光学厚度的薄膜,达到增透减反射效果。利用X射线光电子能谱(XPS)研究了O2/Ar比例对薄膜组成的影响。利用X射线衍射仪(GIXRD)和椭偏仪(Ellipsometer)研究了不同衬底温度对氧化铪薄膜组织结构和光学性能的影响。采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)检测了镀膜前后金刚石红外透过性能,发现双面镀制HfO2薄膜能够有效提高金刚石在8～12μm的红外透过性能,在8μm处最大增透可达21.6%,使金刚石红外透过率达到88%;在3～5μm范围,双面镀制了HfO2薄膜的金刚石平均透过率达66.8%,比没有镀膜的金刚石在该处的平均透过率54%高出12.8%。

反应磁控溅射制备Ti-Si-N薄膜的摩擦磨损性能

用反应磁控溅射方法,在不锈钢表面沉积Ti Si N薄膜。用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌,Ti Si N颗粒尺寸小于0.1μm,用亚微压入仪测试薄膜硬度,当硅的摩尔分数为9.6%时,薄膜硬度出现最大值47GPa。球盘式摩擦磨损结果表明,Ti Si N薄膜的耐磨性能明显优于TiN薄膜,加入少量硅元素后,TiN薄膜的抗磨损性能有显著提高,但Ti Si N薄膜的室温摩擦系数较高(0.6～0.8),高温下摩擦系数也仅轻微降低(550℃,0.5～0.6)。由于Ti Si N薄膜的摩擦系数可能与磨损中氧化物生成量的增加有关,常温下Ti Si N薄膜的摩擦系数随硅摩尔分数的增加而增大,而高温下Ti Si N薄膜的摩擦系数随硅含量上升而降低。

温度对直流反应磁控溅射制备TiO_2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流 )反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2 薄膜 ,在固定的电源功率下 ,氩气流量为 4 2 .6sccm ,氧流量为 15sccm ,溅射时间为 30分钟的条件下 ,通过控制温度改变TiO2 薄膜的光学性质。应用n&kAnalyzer 12 0 0测量 ,当温度增加时薄膜的平均反射率降低同时反射低谷向长波方向移动 ;温度对消光系数k影响不大 ;当温度低于180℃薄膜的折射率变化不大 ,当温度达到 2 4 0℃左右时薄膜的折射率明显降低。通过XRD和SEM表征发现 ,随着温度的增加TiO2 的晶体结构由混晶变为单一的锐钛矿相 ,薄膜表面的颗粒由多变少 ,表面形貌由粗糙多孔变得细腻平滑。

反应磁控溅射ZnO薄膜的高温退火研究

ZnO薄膜是一种新型的II VI族直接能带化合物半导体材料 ,有可能实现短波长的探测器 ,LED和LD等光电子器件。用磁控溅射法在硅衬底上生长ZnO薄膜 ,由于薄膜与衬底之间较大的应力失配 ,以及由于较快的生长速率 ,薄膜中存在较多的Zn间隙原子和O空位 ,在薄膜中存在应力。通过高温退火 ,可以使应力得到弛豫 ,降低O空位和Zn间隙原子的浓度 ,提高薄膜的化学计量比和改善薄膜的结晶质量。本实验用XRD和AFM研究了高温退火对ZnO薄膜的晶体性能和表面的影响。对ZnO薄膜在退火处理后c轴方向的应力性质的转变作了机理上的探讨。