中频对靶磁控溅射制备含铬类金刚石薄膜

利用新型中频对靶磁控溅射在硅和M2高速钢基体上沉积了一系列无氢含铬类金刚石膜。考察了类金刚石膜的表面形貌、显微结构、硬度、结合力和摩擦磨损性能。结果表明:合成的类金刚石薄膜具有优良的综合性能,硬度为30-46GPa、结合力Lc达50-65N、大气环境下摩擦系数约为0.1。

对靶磁控溅射Co/TiO_2薄膜制备和表征

为了研究稀磁半导体Co/TiO2薄膜的微观结构和磁性,进一步探讨制备工艺和测量方法对稀磁半导体薄膜材料的影响。通过高真空对靶直流磁控溅射装置和原位退火工艺制备了Co/TiO2薄膜样品,然后利用扫描探针显微镜、振动样品磁强计和X射线衍射仪对所制得的薄膜样品的磁性和微结构进行了研究,发现磁性金属Co的掺杂量对Co/TiO2薄膜的结构及磁性有重要影响。结果表明:样品的表面粗糙度和颗粒尺寸随磁性金属含量升高而增大;随着Co百分含量的升高,形成的薄膜样品Co/TiO2和Co金属混合结构会减小矫顽力;对于Co含量较低样品其磁滞回线的斜率在低温测量时得到的结果明显小于室温环境的结果,归因于受到了顺磁相的影响。由X射线衍射结果可知此时样品为锐钛矿结构。

用对靶磁控溅射附加低温热氧化处理方法制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射低价态氧化钒(VO2-x)薄膜再附加热氧化处理的方式,进行具有金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备。采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜中钒的价态与组分、薄膜结晶结构和表面微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量。结果表明:新制备的低价态氧化钒薄膜以V2O3和VO为主,经过300℃低温热氧化处理后,薄膜中出现单斜金红石结构的VO2相,薄膜具有金属-半导体相变特性;薄膜表面颗粒之间存在间隙,利于氧的渗入;在300～320℃进行热处理时,薄膜中的V2O3和VO向单斜结构的VO2转变,VO2含量增加,随着薄膜内VO2含量的增加,薄膜的金属-半导体相变幅度增大,超过2个数量级,相变性能变好,但是此热处理温度区间对已获得的VO2的结构没有影响。同时利用直流对靶磁控溅射方法还可以在低氧化温度下获得具有优异金属-半导体相变特性的氧化钒薄膜,制备工艺与微机械电子系统(MEMS)工艺相兼容。

中频磁控溅射法制备厚类金刚石碳膜

采用中频对靶磁控法在M2高速钢基片上合成了厚达6μm的含铬类金刚石碳(DLC)薄膜,初步考察了中频磁控溅射工艺参数、DLC薄膜的多层梯度结构及薄膜力学和摩擦性能间的关系。结果表明,薄膜表面平滑,具有致密的多层梯度结构,在2.45 N载荷下维氏硬度为HV 2 560,结合力的临界载荷为52 N,且在较长滑动距离内平均摩擦因数为0.09。

常温直流对靶溅射制备高TCR氧化钒薄膜

常温下用直流对靶磁控溅射的方法在玻璃基片上制备出了高电阻温度系数(TCR)氧化钒薄膜.通过设计正交试验,系统分析了Ar和O_2的标准体积比、溅射功率、工作压强和热处理时间对氧化钒薄膜TCR的影响.对最佳工艺条件下制得的薄膜进行电阻温度特性测试,TCR达到-3.3%/K,室温方块电阻为28.5kΩ,个别样品的TCR达到-4%/K以上.扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)的形貌分析显示,这种制备方法结合适当的退火可以制备出氧化钒多晶薄膜,晶粒尺寸在纳米数量级.X射线光电子能谱(XPS)分析发现,高TCR薄膜样品中钒的总体价态接近+4价.所有结果表明,制得的氧化钒薄膜电性能满足红外探测器的要求,且该工艺能与CMOS工艺兼容.

溅射气压对镍铁氧化物催化薄膜在碱性溶液中析氧特性影响的研究

采用对靶直流磁控溅射设备制备镍铁氧化物催化薄膜,研究了溅射气压与催化薄膜的结构、表面形貌、过电位、电阻率及生长速率之间的关系。实验结果显示在溅射气压从0.5Pa到4.0Pa的范围内变化时,随溅射气压升高,材料晶化率降低,生长速率下降,过电位和电阻率都是先减小再增大;对用不同铁含量的镍铁合金靶制备的催化薄膜的极化特性比较发现,靶材中铁的含量越多过电位越小。

a-SiN:H薄膜的对靶溅射沉积及微结构特性研究

采用对靶磁控反应溅射技术以N2和H2为反应气体在硅(100)和石英衬底上制备了氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)薄膜.利用台阶仪、原子力显微镜、紫外-可见(UV-VIS)光吸收和傅里叶红外透射光谱(FTIR)对薄膜沉积速率、微观结构及键合特性进行了分析.结果表明,利用等离子反应溅射可在较低衬底温度条件下(Ts<250℃)实现低表面粗糙度和高光学透过率的a-SiN:H薄膜制备.增加衬底温度可使薄膜厚度减小,薄膜光学带隙Eg提高,薄膜无序度减小.FTIR分析结果表明,薄膜主要以Si-N,Si-H和N-H键合结构存在,随衬底温度增加,薄膜中的键合氢含量减小,而整体键密度和Si-N键密度增加.该微观结构和光学特性的调整可归因衬底温度升高所引起的衬底表面原子迁移率和反应速率的增加.

铁镍氧化物膜电极的制备及其在碱性溶液中析氧的研究

采用对靶直流磁控溅射制备的铁镍氧化物薄膜,其电特性、电化学特性和结构与反应溅射过程中氧氩比之间有很大的关系。实验结果表明氧气流量较高时,材料的导电性较好,但过电位较大;反之氧流量较低时,电阻率较大,过电位较小,表面较粗糙。

红外微测辐射热计用纳米氧化钒薄膜的制备和性能研究

具有优异热敏性能的氧化钒薄膜材料是红外测辐射热计的首选热敏电阻材料,合适的薄膜电阻及高温度电阻系数的氧化钒薄膜的制备是实现高探测率红外测辐射热计的保证．利用新型对靶反应磁控溅射工艺制备了具有纳米颗粒的氧化钒薄膜材料,确定了最佳工艺参数．对其组成、结构和性能进行了分析,原子力显微镜AFM形貌分析表明薄膜具有均匀致密的表面,X射线光电子能谱分析XPS确定了其组成成分主要为V_2O_5、VO_2和少量的V_2O_3．在常用作微测辐射热计结构层材料的氮化硅基底上,该薄膜材料在室温附近具有合适的薄膜电阻(大约为每方14 kΩ)以及高的温度电阻系数(-3．17%/℃),有望适用于非致冷红外测辐射热计探测器．

Influence of Ti on Microstructure and Magnetic Properties of FePt Granular Films

在室温下,应用对靶直流磁控溅射设备在普通玻璃基片上制备了FePt(30 nm)／Ti(t nm)颗粒膜样品,随后,在真空中进行了原位退火。详细研究了Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响。X射线衍射图谱表明样品形成了较有序的L10织构,Ti和FePt形成了三元FePtTi合金。当Ti层厚度t=5 nm、退火温度Ta=500℃时,样品具有高度有序的L10织构、小的颗粒尺寸和优异的磁特性。矫顽力超过了6．7 kOe,饱和磁化强度为620emu／cc。并且具有较小的开关场分布。结果表明FePt／Ti颗粒膜系统可作为超高密度磁记录介质的候选者。

太阳电池电解水制氢用阳极催化膜—铁镍氧化物的研究

报道了采用对靶磁控溅射法制备的铁镍氧化物薄膜的其光电特性和结构与氧氩比之间的关系：氧气含量在20％～1％的范围内改变时，获得材料的电阻率为102～10^3Ω·cm；反应室中氧气含量较高（20％）时，材料的晶化强度较小，过电势有所降低，电流密度为10mMcm^2时过电位为321mV。

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属－半导体相变特性氧化钒薄膜的制备，研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响。新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相。经300℃／1h热处理后，薄膜内出现单斜结构VO2，薄膜具有相变特性；保持热处理时间不变，升高热处理温度至360℃，薄膜表面变得致密，致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应，VO2成分含量与300℃／1h处理时的含量接近；增加热处理温度并延长热处理时间，如热处理条件为320℃／3h时，薄膜内VO2成分大量增多，电阻值变化幅度超过两个数量级；在300～360℃的热处理温度区间内，薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变，相变性能变好，但对VO2的单斜金红石结构没有影响。

Ti含量对FePt/Ti_x(FePt)_(100-x)薄膜微结构和磁特性的影响

应用直流对靶磁控溅射法在玻璃基片上沉积了FePt/Tix(FePt)100-x薄膜,并在真空中进行原位退火.研究表明,衬底层Ti含量对FePt/Tix(FePt)100-x薄膜的微结构和磁特性影响很大.在退火温度为550℃,衬底层中的Ti含量为78%条件下,FePt形成了高度有序的L10织构,表面颗粒尺寸分布均匀,粒径减小到11 nm,矫顽力达到最大.

基于Sagnac干涉仪的保偏光子晶体光纤氢气传感器

提出了一种基于Sagnac干涉仪的保偏光子晶体光纤（PM-PCF）氢气传感器,建立了传感模型并进行了实验研究和验证。采用对靶磁控溅射技术将钯银（Pd/Ag）合金快速均匀地沉积在保偏光子晶体光纤侧面,并利用Pd吸收氢气后的形变调制保偏光子晶体光纤的双折射,通过测量Sagnac干涉仪输出光谱峰值的变化实现氢气浓度的测量。实验结果表明该传感器可检测的氢气浓度范围为0%～4%,且具有良好的重复性。室温下对低浓度氢气具有较高的灵敏度,氢气浓度由0%变化到1%时的波长偏移量达1.307nm。采用双折射温度不敏感的保偏光子晶体光纤,可很好地抑制外界温度变化对传感器的干扰。

Si基薄膜太阳电池绒面ZGO透明导电膜的研究

采用孪生对靶直流磁控溅射的方法在室温下制备高质量的Ga掺杂ZnO(ZGO)透明导电薄膜,用HCl腐蚀的方法获得满足光散射特性的绒面ZGO薄膜。制备的ZGO样品为具有六角纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)方向的择优取向。腐蚀后,绒面ZGO薄膜的晶粒度减小,电阻率基本不变。在可见光范围内,绒面ZGO的反射率比平面ZGO的反射率下降了10%左右。将绒面ZGO薄膜应用于p-i-n型非晶Si薄膜太阳电池中,有效提高了太阳电池性能,使得电池的短路电流提高到17.79 mA/cm2,电池的转换效率增加到7.23%。

富硅氮化硅/c-Si异质结中的电流输运机理研究

采用对靶磁控溅射方法在p型晶体硅(c-Si)衬底上沉积n型富硅氮化硅(SiNx)薄膜,形成了富硅SiNx/c-Si异质结.异质结器件呈现出较高的整流比,在室温下当V=±2V时为1.3×103.在正向偏压下温度依赖的J-V特性曲线可以分为三个明显不同的区域.在低偏压区载流子的输运满足欧姆传输机理,在中间偏压区的电流是由载流子的隧穿过程和复合过程共同决定的,在较高偏压区的电输运以具有指数陷阱分布的空间电荷限制电流(SCLC)传输机理为主.