掺杂浓度对中频反应磁控溅射制备Al_2O_3:Ce^(3+)薄膜发光性能的影响

应用中频反应磁控溅射设备在载玻片上制备掺铈的Al2O3薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为23sccm,氧流量为5sccm,室温下溅射时间为90分钟的条件下,通过控制薄膜中的Ce3+离子的掺杂量来改变薄膜的发光性能。通过X光能量散射谱(EDS)和光致发光测量,得到发光强度和发光峰位对薄膜中的Ce3+浓度有强烈的依赖关系,并且分析了产生这种关系的原因;对发光激发谱分析表明,薄膜发光是源于薄膜中形成的氯化铈集合体中的Ce3+。Al2O3:Ce3+发光膜可应用于需要蓝光发射的平板显示领域。

离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响

采用离子源辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响。结果表明:离子源的辅助沉积有利于AlN相的合成,当离子源功率大于0.7kW时,AlN沿(100)晶面择优取向明显,当离子源功率为1.3kW时,所沉积膜层有向非晶化转变的趋势。同时,随着离子源功率的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜/基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和硬度则呈先上升后降低的规律。

中频双靶反应磁控溅射制备TiO_2膜的一些探索

具有高折射率的 Ti O2 膜在反射型液晶显示器的关键部件高反射率背板膜系的制备中起重要作用。本文使用国内首家在线中频双靶反应磁控溅射设备进行了制备 Ti O2 膜的探索 ,完成了相应的膜层测试与分析。实验结果表明双靶磁控反应溅射可以制备高折射率的 Ti O2 膜 ,实验还从折射率的角度证明中频双靶反应溅射与直流反应溅射的效果一致 。

中频反应磁控溅射TiO_2薄膜对敌敌畏的光催化降解性能

作者利用中频反应磁控溅射技术制备了厚度低于 4 0 0nm的TiO2 薄膜 ,并对其在紫外线作用下对敌敌畏 (DDVP)的光催化降解性能进行了系统的研究。实验结果显示 :敌敌畏的降解速率与光照时间和紫外辐照强度成正比 ,在TiO2 薄膜催化下 ,12 5W紫外灯辐照 4h后降解率可达 97%。 30 0℃下退火处理有利于提高薄膜的催化能力。

中频反应磁控溅射制备氧化铝薄膜的工艺探索

采用中频反应磁控溅射工艺进行氧化铝薄膜的沉积实验,研究了反应气体(O2)含量和溅射功率与薄膜沉积速率的关系,并探讨了氧化铝薄膜制备过程中存在的“迟滞回线”问题.

偏压对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构与性能的影响

采用离子束辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及YG6硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了偏压对中频反应溅射沉积AlN薄膜结构和性能的影响。研究结果表明:所制备的AlN薄膜是由AlN相和Al相组成的,偏压的增大,有利于薄膜结晶度的提高,AlN沿(100)晶面择优取向增强;同时,随着偏压的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜/基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和膜基复合硬度则呈降低的规律。

反应磁控溅射的进展

反应磁控溅射被广泛应用于制备化合物薄膜。本文分析了反应磁控溅射中迟滞效应、靶中毒与打火现象 ,讨论了提高反应磁控溅射沉积速率、抑制靶面打火与保持溅射过程稳定性的途径。在阐述了近年来反应磁控溅射最新研发进展的基础上 ,介绍了中频溅射在减反膜。

中频直流磁控反应溅射法制备掺铝氧化锌薄膜的研究

利用中频直流磁控反应溅射法(MF-DC-MS)在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、四探针法和分光光度计深入研究了衬底温度对AZO薄膜的结构、电学和光学特性的影响。研究结果表明3h的沉积使AZO薄膜丧失了(002)c轴择优取向。随着衬底温度由210℃升高到270℃,AZO薄膜的电阻率从7.5×10-3Ω.cm降低到2.5×10-3Ω.cm。高于270℃后,电阻率又略有升高。电阻率的变化趋势可从薄膜微观结构的角度得到合理解释。随着衬底温度的升高,AZO薄膜的吸收边先发生了蓝移。高于270℃后,又发生了红移。利用Burstein-Moss效应分析了AZO薄膜吸收边的蓝移和红移。该结果和电阻率的结果相印证。

中频交流反应溅射TiO_2薄膜的制备及性能研究

利用中频交流磁控溅射设备用金属Ti靶制备出了TiO2 薄膜。用椭偏仪测试了TiO2 薄膜的厚度和折射率 ,用俄歇电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外及可见光分光光度计分别测试了TiO2 薄膜的表面成分、表面形貌、晶体结构及其紫外及可见光透射谱 ,并初步探讨了工艺因素对薄膜性质的影响。实验结果表明 :所制备的氧化钛薄膜O/Ti比符合化学计量比 ,而且O/Ti比随O2 流量的变化不大 ;TiO2 薄膜结构主要为锐钛矿型 ;薄膜表面致密 ;TiO2 薄膜光学性能较好 ,透射比较高 ;但O2 流量较低时透射比明显下降。

中频交流反应溅射TiO_2薄膜制备及光催化性能研究

利用中频交流反应磁控溅射技术制备TiO2薄膜,利用AES、XRD和SEM分析了制得的TiO2薄膜的成分、结构和表面形貌,并利用多种降解对象研究了TiO2薄膜的光催化降解性能.结果发现:利用Ar/O2混合气体反应溅射纯Ti靶制备的TiO2薄膜符合化学计量比,呈现柱状生长.TiO2薄膜均为锐钛矿相,晶粒随薄膜厚度增加逐渐长大.制得的TiO2薄膜对亚甲基蓝、甲基橙和敌敌畏都具有确实的光催化降解效果,同时具有很好的光催化性能稳定性.

中频磁控溅射周期性变电流(Ti，Al)N多层薄膜的结构与性能

使用独特的镶拼矩形TiAl靶,用中频反应磁控溅射方法,采用周期性改变靶电流的方法在高速钢(W18C14V)基体上沉积了(Ti,Al)N多层薄膜。利用场发射扫描电镜、纳米硬度仪和X射线衍射仪等方法研究了(Ti,Al)N多层薄膜组织结构、硬度和膜基结合性能。结果表明,制备的(Ti,Al)N多层薄膜硬度略低于20GPa,弹性模量均大于230GPa,薄膜的临界载荷均大于50N;多层薄膜有一定的择优取向,且择优取向随着靶电流周期性的改变而有所变化。同时发现,(Ti,Al)N多层薄膜硬度是结构、界面和择优取向共同作用的结果。

中频磁控溅射AlN薄膜的电学性能研究

利用中频反应磁控溅射在玻璃衬底上沉积了不同溅射功率的AlN薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜和电击穿场强测试系统研究了薄膜的结构和电学性能,并对该介质薄膜的导通机制进行了分析。结果表明,所制备的薄膜呈非晶态,5kW溅射功率下制备的薄膜具有较好的表面结构,并具有较高的耐击穿场强,约为2.1MV/cm;结合理论分析发现,AlN在不同的场强条件下以某一种导通作为主要的导通机制:低场强区服从欧姆定律,随着场强升高,在不同的阶段分别以肖特基效应,普尔-弗兰凯尔效应和F-N效应为主。

中频孪生靶非平衡磁控溅射制备Ti/TiN/Ti(N,C)黑色硬质膜

利用自制的等离子体增强型渗注镀复合处理设备上的非平衡磁控溅射功能,在不同硬度基底上制备了Ti/TiN/Ti(N,C)多层复合膜。膜呈深黑色,表面光滑平整,可见光区反射率在8.2%～10.2%之间,亮度L=38.01,沉积速率约为1.21μmh。膜的硬度测试结果受基底影响较大,YW2硬质合金基底上制备0.85μm厚的黑色硬质膜显微硬度Hv(25g)=2936。膜的结合力不高,有待进一步优化工艺加以解决。

中频磁控溅射制备a-C∶H薄膜中沉积功率的影响

采用中频反应磁控溅射方法,在不同溅射沉积功率下,在单晶Si基片上沉积了a-C∶H薄膜.研究了不同沉积功率对a-C∶H薄膜的形貌、硬度、弹性的影响,并用Raman和FITR分析了引起a-C∶H薄膜形貌和力学性能变化的原因.结果表明,沉积功率对薄膜的形貌、硬度和弹性都有很大的影响,在功率为140 W时沉积的a-C∶H薄膜表面致密,具有最大的硬度和弹性模量.

反应溅射TiO_(2-x)N_x膜的可见光吸收性能

用中频交流反应磁控溅射方法制备了N掺杂的TiO2薄膜.利用光电子能谱(XPS)对薄膜的成分进行了分析,并研究了薄膜的可见光吸收性能.结果表明:反应气体中N2的质量分数是影响薄膜中Ti-N键的主要因素;在N2气氛中380℃退火有利于提高N掺杂的含量;厚度的增加使薄膜的吸收性能在紫外到可见光区都有提高;含N量为1.5％的TiO2-xNx薄膜吸收限由TiO2薄膜的387 nm红移至441 nm.

反应溅射制备TiO_2∶MoO_3复合薄膜的光催化降解性能

利用中频交流磁控溅射技术反应溅射TiMo合金靶(Mo的摩尔分数为10%)制备了TiO2∶MoO3复合薄膜,用XPS,XRD和SEM分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能。结果发现:反应溅射制备的复合薄膜中Ti,Mo均完全氧化,Mo的摩尔分数约为4%。TiO2∶MoO3复合薄膜由于存在MoO3相,其对亚甲基蓝和甲基橙的光催化效果相对较弱,同时其对亚甲基蓝有极强的吸附作用。薄膜越厚,其中的MoO3相含量越多,薄膜的吸附性能越强,光催化能力越弱。

大面积反应溅射技术的最新进展及应用

磁控溅射已经成为沉积薄膜的最重要的方法之一。然而 ,这种镀膜技术亦存在一些缺点 (例如 ,有限的溅射产额和反应溅射过程中等离子体不稳定等问题 ) ,所以它不适宜于在介质膜工业生产中应用。本文介绍了一种新的中频 (MF)电源供电的孪生靶磁控溅射。采用这种技术并结合智能化的工艺控制系统 (IPCS)特别对于反应沉积化合物镀层开辟了许多新的机遇 ,它能够在长期内获得高的沉积速率并处于稳定的镀膜状态。因此 ,大面积镀膜在建筑玻璃、汽车玻璃和显示器方面的应用就有了明显的进展并具有广阔的前景。

掺杂浓度对中频反应磁控溅射制备Al_2O_3：Ce^(3+)薄膜发光性能的影响

应用中频反应磁控溅射设备在载玻片上制备掺铈的Al_2O_3薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为23sccm,氧流量为5sccm,室温下溅射时间为90min的条件下,通过控制薄膜中的Ce^(3+)离子的掺杂量来改变薄膜的发光性能。通过X光能量散射谱(EDS)和光致发光测量,得到发光强度和发光峰位对薄膜中的Ce^(3+)浓度有强烈的依赖关系,并且分析了产生这种关系的原因;对发光激发谱分析表明,薄膜发光是源于薄膜中形成的氯化铈集合体中的Ce^(3+)。Al_2O_3:Ce^(3+)发光膜可应用于需要蓝光发射的平板显示领域.

TiO_2薄膜溅射工艺参数对其光催化性能的影响

利用中频交流反应磁控溅射方法制备TiO2 薄膜光催化剂 ,研究了溅射工艺参数对薄膜光催化能力的影响。采用动态反应系统 ,紫外光源为TUV ,降解对象为 0 0 2mmol/L亚甲基蓝溶液。结果发现 :Ar/O2 混合反应溅射在O2 分压大于 9%之后亦可制备出光催化能力与纯O2 溅射相近的TiO2 薄膜。TiO2 薄膜厚度是影响其光催化降解能力的最敏感因素 ,80 0nm以下TiO2 薄膜降解能力基本与厚度成正比。TiO2 薄膜在黑暗环境下长期放置 ,光催化性能会出现一定下降 。

第十九讲 真空溅射镀膜

中频反应溅射系统最好同时采用等离子体发射光谱监控系统，并快速响应反应气体供气，使溅射过程更加稳定和反应布气更加均匀。中频磁控溅射双平面靶的PEM控制系统和控制原理如图92和图93所示。