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。

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。

基于磁控溅射和电子束蒸发合成Mn-Co-Ni-O薄膜

锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O,MCNO)薄膜因为具有优异的负温度系数特性在近年来受到广泛关注,现采用射频磁控溅射和电子束蒸发相结合的方式,在单抛蓝宝石(Al2O3)衬底上制备MCNO薄膜,并采用一系列表征探讨了后道退火(Post Annealing,PA)温度对所制薄膜的微观结构和光学性质的影响。结果表明,随着PA温度的提高,MCNO膜的晶粒尺寸和间隔均呈现增大趋势。X射线光电子能谱结果表明,Mn3+/Mn4+的比例随着温度的升高而增大。电学和光学特性研究表明,在PA温度为850℃,条件为空气退火1 h得到的MCNO薄膜在温度范围为220~300 K范围内符合VRH模型,TCR系数良好,激活能为0.32 eV,薄膜在红外可见波段具有较高吸收率。

射频磁控溅射制备的FeN薄膜结构与磁性能

采用射频磁控溅射方法在单晶Si(100)基底上制备了一系列FeN薄膜样品,研究了N_(2)与Ar流量比、溅射电流、溅射压强、退火等工艺条件对FeN薄膜结构和磁性能的影响。研究表明,FeN薄膜结构与磁性能与溅射工艺参数密切相关,在气压为0.45 Pa、总流量为100 sccm的情况下,随着N_(2)与Ar流量比的增大,材料软磁性能变弱,矫顽力从24.5 Oe增大到104 Oe,并且面内磁各向异性减弱。在其他条件不变,增大溅射电流时薄膜材料厚度增加,且矫顽力也明显增大,表现出明显的旋转各向异性。对于在430℃×5 h真空退火、总流量为20 sccm、对应不同N_(2)流量比的FeN薄膜,随着N_(2)含量的增加,材料中Fe2N和Fe3N的增多,甚至在某些N_(2)流量比下薄膜呈非磁性。在Ar气和N_(2)流量比为19:1时制备出γ′-Fe_(4)N相结构的多晶薄膜。

射频磁控溅射法制备MoS_(2)薄膜的最佳工艺参数研究

采用射频(RF)磁控溅射法在石英衬底上制备了MoS_(2)薄膜。通过正交试验研究了溅射时间、溅射温度、氩气流量和溅射功率对MoS_(2)薄膜结构的影响。通过XRD、Raman、XPS、EDS和SEM对MoS_(2)薄膜的结晶度、薄膜厚度和表面形貌进行分析,得到了制备MoS_(2)薄膜的最佳工艺参数。发现溅射温度较高或较低结晶度都很差,在较低的溅射温度下样品的XRD衍射峰不明显。而当温度为250℃时,样品的XRD衍射峰较多,结晶度较好。根据正交试验法得出溅射温度对MoS_(2)的结晶效果起着至关重要的作用,其次是氩气流量。当溅射温度为250℃,氩气流量为6 mL/min,溅射时间为30 min,溅射功率为300 W或400 W时,MoS_(2)膜的结晶度较好。在这个条件下制备的膜较厚,但为以后的实验指明了方向。保持溅射温度、溅射功率和氩气流量不变,通过减少时间成功制备了厚度为58.9 nm的薄膜。

射频磁控溅射制备二氧化锡薄膜的气敏特性

采用射频(RF)磁控溅射法在P型硅衬底上制备了具有良好电学特性和气敏特性的二氧化锡(SnO_(2))纳米薄膜。在溅射气压分别为0.1,1.0,2.5 Pa的条件下,制备了不同表面形貌的SnO_(2)薄膜,详细分析了溅射气压对SnO_(2)薄膜表面生长、PN结的伏安特性和气敏特性的影响。实验结果表明:在溅射气压为2.5 Pa时,PN结结晶质量最好;在室温条件下,溅射气压为2.5 Pa时,SnO_(2)纳米薄膜在16×10^(-3)的乙醇环境中的电流灵敏度可达246%。

基底温度对射频磁控溅射PI基ITO薄膜的影响

采用射频(RF)磁控溅射法在柔性耐高温聚酰亚胺(PI)薄膜上沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜,研究了基底温度对ITO薄膜性能的影响。运用四探针测试仪研究了基底温度对ITO薄膜方块电阻及电阻率的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了基底温度对ITO薄膜表面形貌及结晶度的影响。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、附着力测试仪分析电学性能最优的样品化学组成与附着力。研究结果表明,ITO薄膜方块电阻及电阻率随基底温度上升先下降后上升,在基底温度为250℃时,ITO薄膜方块电阻为14.1Ω/□,电阻率为1.9×10^(-4)Ω·cm,基膜附着力好,薄膜结晶度高,(222)晶面存在择优取向。

CdTe薄膜射频磁控溅射法制备研究

太阳能的规模化利用是解决当今全球能源短缺的重要途径。CdTe作为公认的高效、廉价的薄膜电池材料受到重视,文章介绍了射频磁控溅射法,总结了射频磁控溅射法制备的影响因素,包括溅射频率、脉冲偏压、沉积时间与射频功率、衬底靶距、衬底温度及沉积气氛等,以期为太阳能规模化利用提供助力,为薄膜电池材料的发展添砖加瓦。

磁控溅射参数对氧化钨薄膜结晶性的影响

氧化钨薄膜的结晶性对于其电致变色、紫外光电效应等特性影响显著.本文研究了射频磁控溅射制备氧化钨薄膜的实验参数对薄膜结晶性的影响.结果发现,升高衬底温度至265℃以上或室温下降低沉积气压至0.5Pa都可以获得含有结晶态的氧化钨薄膜,但前者为(001)择优取向,后者为(111)择优取向,而室温下当沉积气压在1Pa以上时则不能得到择优生长的氧化钨薄膜.此外,我们还发现氩氧流量比对薄膜的结晶性也有影响.这些结果可以为调控射频磁控溅射制备氧化钨薄膜的结晶性提供参考.

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。

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 .

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。

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.