射频磁控反应溅射制备Al_2O_3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝A(l2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低。X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状。

射频磁控反应溅射法制备Y_2O_3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法制备氧化钇(Y2O3)薄膜。系统研究了工艺参数对Y2O3薄膜沉积速率的影响规律,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析表征了薄膜的成分。结果表明,Y2O3薄膜的沉积速率随射频功率的增大而增大,在合适的溅射压强下沉积速率呈现极大值,O2/Ar气体流量比和衬底温度的影响不明显,对此从理论上进行了解释。制备的薄膜中Y和O元素的原子浓度基本符合Y2O3的化学计量比。

射频磁控反应溅射制备Y_2O_3薄膜沉积分布的研究

金刚石具有高透过率、高热导率、高的化学和热稳定性以及优异的力学性能,是制造高速飞行器红外窗口和头罩的理想材料。然而,在高速飞行时,由于空气动力加热会产生很高的温度,使金刚石迅速发生氧化,导致透过率急剧下降。为此,需要在金刚石表面制备抗氧化增透涂层。本文采用射频磁控反应溅射法制备Y2O3薄膜,观察了薄膜的沉积分布,并通过电磁场理论对沉积分布进行了探讨,结果表明:在腔体内的电场线分布是导致薄膜厚度周期性变化的主要因素。

射频磁控反应溅射氧化硅薄膜微结构和电击穿场强研究

采用射频磁控反应溅射法在单晶硅片上制备了氧化硅(SiOx)薄膜,分析了薄膜的主要成分,研究了制备工艺对薄膜表面形貌和电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的主要成分为氧化硅(SiOx);退火前后,薄膜的表面粗糙度由原来的1.058 nm下降至0.785 nm,峰与谷之间的高度差由原来的7.414 nm降低至5.046 nm;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先增大后减小,通过800℃/100 s的快速热退火,在各种射频功率下制备的薄膜电击穿场强都有明显升高,薄膜的绝缘性能显著增强。

射频磁控反应溅射制备ZnO/AlN双层膜的结构和性能

采用射频磁控反应溅射在Si(100)衬底上制备了ZnO/AlN双层膜。使用X射线衍射仪、原子力显微镜(AFM)、LCR测试仪及荧光分光光度计等仪器对样品进行了结构、表面形貌、导电性及荧光光谱的测试,并与相同工艺下制备的ZnO单层薄膜进行了对比研究。结果表明,ZnO/AlN双层膜的c轴择优取向性优于单层ZnO薄膜,薄膜应力更小,且为压应力,晶粒尺寸大于单层膜,表面粗糙度较小,并且其电阻率更低。荧光光谱显示,ZnO/AlN双层膜的结晶质量更好。

射频功率对射频磁控反应溅射制备AlN薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的AlN薄膜,各工艺参数中射频功率对其择优取向的影响最大.XRD表征了AlN薄膜的结构,进而选择出最优射频功率.

射频磁控反应溅射制备的Ag_2O薄膜的椭圆偏振光谱研究

Ag_2O薄膜在新型超高存储密度光盘和磁光盘方面具有潜在的应用前景.利用射频磁控反应溅射技术,通过调节衬底温度在沉积气压为0.2 Pa、氧氩比为2:3的条件下制备了一系列Ag_2O薄膜.利用通用振子模型(包括1个Tauc-Lorentz振子和2个Lorentz振子)拟合了薄膜的椭圆偏振光谱.在1.5-3.5 eV能量区间,薄膜的折射率在2.2-2.7之间,消光系数在0.3-0.9之间.在3.5-4.5 eV能量区间,薄膜呈现了明显的反常色散,揭示Ag_2O薄膜的等离子体振荡频率在3.5-4.5 eV之间.随着衬底温度的升高,薄膜的光学吸收边总体上发生了红移,该红移归结于薄膜晶格微观应变随衬底温度的升高而增大.Ag_2O薄膜的光学常数表现出典型的介质材料特性.

Mo电极上磁控反应溅射AlN薄膜

采用射频反应磁控溅射法在Mo电极上沉积了AlN薄膜。研究了溅射气压、靶基距、溅射功率、衬底温度及N2含量等不同工艺条件对AlN薄膜择优取向生长的影响。用XRD分析了薄膜的择优取向,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌。实验结果表明,靶基距和溅射气压的减小,衬底温度及溅射功率的升高有利于AlN(002)晶面的择优取向生长。氮氩比对AlN薄膜择优取向生长影响较小,N2≥50%(体积分数)时均可制得高c轴择优取向的AlN薄膜。经优化工艺参数制备的AlN柱状晶薄膜适用于体声波谐振滤波器的制备。

磁控反应溅射法低温制备氮化硅薄膜

采用射频 (RF)磁控反应溅射法制备出氮化硅薄膜 .从红外吸收光谱可见 ,氮气参加了反应并生成 Si- N键 ,薄膜中含有少量的 Si- O键和 Si- H键 ;薄膜的成分与制备过程中基片温度、射频功率等工艺参数密切相关 ,当基片温度升高到 40 0℃时 ,薄膜中基本不再含 Si- H键 ,氮化硅薄膜的纯度得到提高 .

衬底温度对射频磁控溅射制备氮化硅薄膜的影响

采用射频磁控反应溅射技术,以N2和Ar为反应气体在普通玻璃表面沉积了氮化硅(SiN)薄膜;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量耗散谱、台阶仪和紫外-可见光谱,研究了不同衬底温度对SiN薄膜的相结构、表面形貌和成分、薄膜厚度以及光性能的影响。结果表明;制备的SiN薄膜为富硅结构;提高衬底温度,可增加光学带隙;当衬底温度为450℃时,薄膜由尺寸约为40 nm的SiN晶粒组成,且在紫外-可见光区的透过率高达90%。

射频磁控溅射SiO_2薄膜的制备与性能研究

采用磁控射频反应溅射法在单晶硅片上制备了二氧化硅薄膜。研究了制备工艺对薄膜沉积速率、表面形貌、折射率和电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的沉积速率随氧分压的增加先急剧减小,稍有增加后再缓慢减小,而随溅射功率的增加几乎呈线性增长;薄膜表面均匀,平均粗糙度分别为1.740 nm(100 W)和2.914 nm(300 W),有随溅射功率的增加而增加的趋势;薄膜的折射率随着溅射气氛中氧气含量的增加而增加,最后稳定于1.46不变;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先缓慢增加,然后缓慢减小,通过800℃/100 s的快速热处理,薄膜的电击穿场强明显升高。

氧气通量对反应溅射法制备HfO2薄膜生长过程的影响

利用金属Hf与氧气反应溅射制备了HfO2薄膜,采用X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力显微镜(AFM)等手段对薄膜的组成成分以及表面形貌进行了分析表征,并从薄膜生长机理角度研究了氧气的通量对于HfO2成膜过程的影响,得到了氧气通量的增大能使HfO2薄膜的化学配比、非晶结构和表面形貌得到优化的结论。

硅靶低温射频磁控溅射沉积氧化硅薄膜的电击穿场强

采用磁控射频溅射法制备了氧化硅(SiO)x薄膜,分析了薄膜的主要成分,研究了制备工艺对薄膜电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的主要成分是氧化硅(SiO)x;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先增加后减小,在400 W左右时最大;薄膜的电击穿概率与衬底的选择有关,在单面抛光的单晶硅片与在不锈钢衬底上制备的氧化硅相比电击穿场强高且概率集中。

溅射气氛对VO_x薄膜结构及性能的影响

溅射总气压一定,通过改变氧氩气体的比例,用射频磁控反应溅射法在玻璃衬底上制备VO_x薄膜。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、QJ31单臂电桥等测试了不同氧氩比例对VO_x薄膜的晶体结构、表面形貌、成分和电阻的影响。测试分析结果表明,氧氩比是影响VO_x薄膜结构及性能的重要因素。在我们的实验条件下,最佳氧氩比为2:25,电阻温度系数为-2.87%/℃。

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。

微测热辐射计氧化钒薄膜工艺研究

用射频磁控反应溅射在石英玻璃和硅片上沉积氧化钒薄膜 .利用X射线衍射 ,X射线光电子谱 ,原子力显微镜 ,分光光度计和电阻测量手段对沉积薄膜结构、形貌和性能进行了测试 .结果表明 ,沉积薄膜的电阻温度系数大于 1.8% /℃ ,方块电阻为 2 2± 5kΩ/□ .

nc-Ge/SiO_2薄膜的光发射和光吸收研究

采用射频磁控反应溅射技术和后退火法制备了nc-Ge/SiO2薄膜材料。采用X射线衍射仪(XRD)对薄膜的微结构进行测试,随着退火温度的升高,衍射峰的半高宽减小,表明Ge纳米晶粒的平均尺寸逐渐增大,发现经过1 000℃退火后的薄膜具有三个明显的纳米锗衍射峰。薄膜的傅里叶红外吸收谱表明,随着退火温度的升高,薄膜的红外吸收增强。室温下,测量了不同温度退火下薄膜的光致发光谱,观察到了紫外光、紫光和橙色光。而且不同退火温度的薄膜,其光致发光谱有所不同,理论上着重讨论了紫光和橙光的发光机制。

掺氮类金刚石薄膜的显微结构和光谱学研究

本文利用射频磁控溅射法,以高纯N2、Ar混合气体为溅射气体,用高纯石墨靶在Si(100)基片上制备出掺氮的类金刚石薄膜(DLC∶N)。拉曼光谱(Raman)测试表明该薄膜仍然是类金刚石结构,对其进行拟合后得两个特征峰,分别是在1342.9 cm-1的D峰和1555.3 cm-1的G峰,ID/IG=0.45;X射线光电子能谱(XPS)表明薄膜含氮量为24%,XPS光谱的C1s和N1s的芯能级证实了薄膜中的碳氮进行了化合,形成了C-N、C=N、C≡N,说明薄膜中形成了非晶碳氮结构;傅里叶变换红外透射光谱(FTIR)也表明了薄膜中碳氮进行了化合;扫描电子显微镜(SEM)结果表明,实验所制备的薄膜表面均匀、致密、光滑,从横截面图像观察,薄膜与衬底结合紧密,薄膜的厚度大约为150 nm。

Si／SiNx超晶格材料的非线性光学特性

采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了Si/SiNx超晶格材料。利用吸收光谱和X射线衍射对材料进行表征。通过皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了该材料在非共振吸收区的三阶非线性光学特性,实验结果表明,样品的非线性折射率为负值,非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据得到材料的三阶非线性极化率实部和虚部分别为1.27×10-7,1.51×10-8esu,该值比体硅材料的三阶非线性极化率值大5个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨,认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应的增强。

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备及非线性光学性质研究

采用射频磁控反应溅射法结合热退火处理技术制备纳米硅镶嵌氮化硅(nc-Si/SiNx)复合薄膜。通过X射线能谱(EDS)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见吸收光谱(UV-vis)的测定,对薄膜进行了组分、键合状态、结构及光学带隙的表征。采用皮秒激光运用单光束Z扫描技术开展了对该复合薄膜的非线性光学性质的研究,测得其三阶非线性折射率系数和非线性光吸收系数分别为10-8esu和10-8m/W量级,并将薄膜这种三阶光学非线性增强的原因归因于量子限域效应。