射频反应磁控溅射SnO_2/MWCNTs薄膜材料的气敏性能研究

采用射频反应磁控溅射方法制备掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的SnO2薄膜材料,并在此基础之上制作了NO2气敏传感器,使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了SnO2/MWCNTs薄膜材料的表面形貌、物质组份等材料特性,采用气敏元件测试系统来分析传感器的气敏效应,包括灵敏度、选择性、响应-恢复等特性,实验结果表明该气敏传感器对超低浓度(10ppb)NO2气体有很好的灵敏度,对干扰气体不敏感,提出了气敏机理解释实验现象。

射频反应磁控溅射法退火生长Na-N共掺杂p-ZnO薄膜

采用射频反应磁控溅射法退火生长得到了Na-N共掺杂p-ZnO薄膜。XRD测试结果表明,退火前后均得到c轴择优取向的ZnO薄膜。Hall测试结果表明:退火后薄膜的电学性能明显改善,得到了p-ZnO薄膜,退火温度为450℃时取得最佳电学性能:室温电阻率为139.2Ω.cm,迁移率为0.2cm2.V-1.s-1,空穴浓度为2.5×1017cm-3。XPS分析表明:Na掺入ZnO中作为受主NaZn而存在,N主要以N—H键的形式存在,其受主NO的作用不明显,但是否存在NaZn-NO受主复合体,还需进一步的研究。

Ar/O_2比和基片温度对射频反应磁控溅射法制备钢基SiO_2薄膜亲水性的影响

在工作气压为1.9 Pa的氩氧气混合气氛中,改变氩氧的流量比和基片温度,采用射频反应磁控溅射法在不锈钢基片上制备了二氧化硅薄膜试样,并对薄膜的微观表面形貌和薄膜的亲水性进行表征.结果表明,在氩氧分压比为64和基片温度为90℃时制备的SiO2薄膜亲水性能最佳.

射频反应磁控溅射制备ZnO薄膜的微结构及其光学性能

采用射频反应磁控溅射技术在石英和Si衬底上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,样品的氧氩流量比分别为10:40,20:40,30:40,40:40。利用X射线衍射仪、表面轮廓仪、原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究了样品的微结构与光学特性。研究表明:氧氩流量比为30:40的样品结晶质量最好。所制备的ZnO薄膜的可见光平均透射率均大于87%。随着氧氩流量比的增大,薄膜的透射率呈非单调变化,氧氩流量比为30:40的样品在可见光范围的平均透射率可达93%。光学带隙随着氧氩流量比的增大,先增大后减小。与块材ZnO的带隙(3.37 eV)相比,ZnO薄膜的带隙均变窄。

射频反应磁控溅射制备MoS2薄膜结构及光学性能

采用射频反应磁控溅射技术,在不同气压下制备了二硫化钼薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见光光谱仪等对薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行了表征、分析。结果表明:利用射频反应磁控溅射制备的MoS2薄膜,表面平整、颗粒均匀、致密,缺陷少;沉积气压1.2Pa条件下制备的薄膜结晶度最好;薄膜的光学带隙随沉积气压先增大后减小,1.2Pa时光学带隙最大,为1.69e V。薄膜光学带隙的变化是由沉积气压引起薄膜结晶度变化和形成缺陷不同所致。

射频反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜摩擦特性研究

以高纯石墨做靶,CHF3和Ar气为源气体,采用射频反应磁控溅射法在不同流量比条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、纳米压痕仪、拉曼光谱和红外光谱、摩擦磨损测试仪对薄膜的表面形貌、硬度、键结构以及摩擦性能做了具体分析.表面形貌测试结果表明,制备的薄膜整体均匀致密,表现出了良好的减摩性能.当CHF3与Ar气流量比r为1:6时,所得薄膜的摩擦系数减小至0.42,而纳米压痕结果显示,此时薄膜的硬度也最高.拉曼和红外光谱显示,随着r的增加,薄膜中的F浓度呈上升趋势,薄膜中的芳香环比例减小.研究表明,F原子的键入方式是影响F-DLC薄膜摩擦系数的一个重要因素,CF2反对称伸缩振动强度的减弱和CC中适量碳氢氟键的形成都能导致薄膜具有相对较低的摩擦系数.

射频反应磁控溅射制备的SnO_2及SnO_2:F薄膜结构与透明导电性能

以Sn和Sn+SnF_2为靶材,采用射频(RF)反应磁控溅射法在150℃不同O_2流量下制备了厚度约为300 nm的SnO_2和SnO_2:F薄膜。通过X射线衍射、Hall效应测试系统和紫外–可见分光光度计研究了两种薄膜的结构和透明导电性能。结果表明:随O_2流量增加,SnO_2薄膜由非晶变为多晶,择优取向从(101)面过渡到(211)面,薄膜电阻先减小后增大,平均透光率逐渐上升。随O_2流量增加,SnO_2:F薄膜结构与透明导电性能的变化规律与SnO_2薄膜类似,SnO_2:F薄膜的择优取向依次为(002)、(101)和(211)面,由于F掺杂,SnO_2:F薄膜的载流子浓度和迁移率明显增加,电阻率降低,同时平均透过率有所提高。目前,在合适的O_2流量下,SnO_2:F薄膜可达到的最低电阻率为4.16×10^(–3) ?·cm,同时其平均透光率为86.5%。

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。

氮气含量对反应射频磁控溅射制备CrN_x薄膜组织与性能的影响

采用反应射频磁控溅射法在40Cr基体上制备CrNx薄膜,研究了不同氮气含量对薄膜组织形貌、粗糙度、沉积厚度以及纳米硬度和弹性模量的影响。结果表明:采用反应射频磁控溅射法在不同氮气含量下,可制备得到厚度均匀、表面质量好的CrNx薄膜;随着氮气含量的增加,薄膜的表面光洁度先逐渐增大,氮气含量为20%时光洁度值最大为0.024μm,之后光洁度缓慢下降;薄膜的沉积厚度也随着氮气含量的增加而先增大后减小,氮气含量分别为20%和50%,薄膜厚度出现最大值8.7μm和最小值2.1μm;随着氮气含量的变化,当含量为20%时纳米硬度最大值为30.9 GPa,弹性模量为422.6 GPa。

MgO/Au复合薄膜的反应射频磁控溅射法制备及表面形貌研究

采用反应射频磁控溅射法制备MgO/Au复合薄膜,并对使用Mg靶和Au靶共溅射、分步溅射方式以及在不同的衬底温度和Ar/O2气体流量比下制备的样品进行X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电子显微镜分析,研究了主要工艺参数对复合薄膜表面成分和形貌的影响。结果表明,采用共溅射方式制备的复合薄膜中Au元素的含量偏高,薄膜表面有团聚生长的Au晶粒,而采用分步溅射法可以使复合薄膜中Au元素的摩尔百分比下降到7.30%。采用分步溅射制备复合薄膜时,较高的衬底温度有助于MgO晶粒的生长,当衬底温度为500℃,通入Ar气和O2气的流量分别为25和5 mL/min时,MgO晶粒尺寸达到了30-40 nm;MgO薄膜主要呈现出了（111）、（200）和（220）三种结晶取向,较高的Ar/O2气体流量比有利于（200）晶向的形成,而较低的Ar/O2气体流量比有利于（220）晶向的形成。

基片温度对反应射频磁控溅射法制备掺杂CeO2电解质薄膜的影响

利用Gd/Ce镶嵌复合靶、采用反应射频磁控溅射技术制备了Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,重点探讨了基片温度对薄膜物相结构、沉积速率及生长形貌的影响.分析结果表明,不同温度下制备的薄膜中,立方面心结构GDC固溶体相占主导,同时存在少量体心立方结构Gd2O3中间相;GDC薄膜的生长取向随基片温度而变化,200℃时,无择优取向,500℃时薄膜呈现(220)织构,700℃则为(111)择优取向;薄膜沉积速率随基片温度呈阶段性规律变化,(220)方向择优生长越显著,沉积速率越高,薄膜粗糙度越大;AFM分析表明,薄膜为岛状生长,随温度升高,表面生长岛尺寸增大,岛密度变小.

溅射气氛对RF反应磁控溅射制备ZnO薄膜微结构及光致发光特性的影响

用射频反应磁控溅射法在不同溅射压强和氩氧比下制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和光致发光（PL）谱等研究了溅射压强和氩氧比对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;溅射压强P=0.6Pa,氩氧比Ar/O2=20/5.5sccm时,（002）晶面衍射峰强度和平均晶粒尺寸较大,（O02）XRD峰半峰全宽（FWHM）最小,光致发光紫外峰强度最强。

反应RF磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗

在氧气和氩气的混合气氛中 ,利用反应射频磁控溅射铝靶制备了非晶氧化铝薄膜 ,其直流介电强度为 3～ 4MV/cm。当固定氩气流量 (压力 ) ,改变氧分压时 ,薄膜沉积速率先减小 ,再增大 ,然后又减小。适当的低工作气压和溅射功率下 ,薄膜的介电损耗可以达到 0 4% ,小于已报道的关于非晶氧化铝薄膜的损耗。从 1 0 0Hz到 5MHz。

磁控溅射制备纳米TiO_2半导体薄膜的工艺研究与光谱分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜。采用X射线衍射仪和Raman光谱仪研究退火温度对薄膜晶体结构的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。结果表明:磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火。300℃退火时薄膜没有结晶;400℃退火出现锐钛矿结构;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,(101)方向开始优先生长,是因为锐钛矿结构更完整。随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197cm-1出现了Eg振动模式。和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的。氩氧比分别为9∶1、7∶3和6∶4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7∶3时结晶要完善些。

磁控溅射制备纳米TiO_2半导体薄膜的工艺研究与晶型分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜。采用X射线衍射仪、Ranman光谱仪和原子力显微镜研究退火温度对薄膜晶体结构和表面形貌的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。结果表明:磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火,发现300℃退火薄膜没有结晶,薄膜表面呈圆形离散的颗粒状;400℃退火出现锐钛矿结构,是连续的致密均匀薄膜;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,(101)方向开始优先生长,空隙率变大,且锐钛矿结构更完整。随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197cm-1出现了Eg振动模式。和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的。氩氧比分别为9∶1、7∶3和6∶4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7∶3时结晶要完善些。

磁控溅射制备ZrN_x薄膜离子导体性能研究

采用射频反应磁控溅射工艺,以纯Zr为靶材,在WO3/ITO/Glass基片上采用不同工艺参数沉积ZrNx薄膜,用紫外-可见分光光度计、循环伏安法、X射线衍射仪、扫描电镜等研究了ZrNx薄膜的离子导电性能。研究结果表明,所制备的ZrNx薄膜为非晶态,ZrNx/WO3/ITO/Glass复合膜的光学调节范围最大达57%以上,在离子传导过程中表现出良好的离子导电性能。

氧氩比对磁控溅射ZnO薄膜结构及光致发光性能的影响

采用射频反应磁控溅射法以不同的氧氩比在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对薄膜进行了退火处理;利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的物相组成和表面形貌进行了分析,利用荧光分光光度计对ZnO薄膜的室温光致发光(PL)谱进行了测试。结果表明:当氧氩气体积比为7∶5时,所制备的ZnO薄膜晶粒细小均匀,薄膜结晶质量最好;ZnO薄膜具有紫光、蓝光和绿光三个发光峰,随着氧氩比的增加,蓝光的发射强度增强,而紫光和绿光的发射强度先增强后减弱,当氧氩气体积比为7∶5时紫光和绿光的发射强度最强。

射频反应溅射制备AlN薄膜的研究

采用射频反应磁控溅射制备了高C轴取向的AlN薄膜.在分析Berg迟滞模型的基础上,提出并实现了一种以氮气流量控制反应进程、以阴极电压标识反应进程的高速沉积c轴择优取向AlN薄膜的工艺方法.采用此种方法制备的AlN薄膜,在20W/cm2射频功率密度的情况下沉积速率达到2.3μm/h,远高于有关研究报道数据,获得的AlN薄膜(002)面X-射线衍射峰半高宽仅为0.3°,显示出薄膜具有良好的择优取向.

磁控溅射温度对Zr-N薄膜扩散阻挡性能的影响

在不同的沉积温度下,用射频反应磁控溅射的方法在Si(100)衬底和Cu膜间制备了Zr-N阻挡层。用四探针电阻测试仪(FPP)、AFM、XRD、AES研究了沉积温度对Zr-N薄膜扩散阻挡性能的影响。沉积态的XRD、AFM结果表明,随着沉积温度的升高,Zr-N薄膜的结构由非晶态向晶态转变,晶粒的尺寸增大;650℃退火后的FPP、XRD、AES的对比结果说明沉积温度的升高有利于提高Zr-N薄膜的扩散阻挡性能。

磁控溅射制备大面积原子级平滑超低电阻率TiN薄膜电极

利用射频反应磁控溅射法制备了大面积原子级平滑的TiN薄膜电极,针对衬底偏压对TiN电极性能与结构的影响进行了系统探究。采用四探针方阻测试仪、XPS、GIXRD和AFM等测试手段对TiN薄膜电极的电阻率、化学成分、择优取向、表面形貌及薄膜均匀性进行表征分析。结果表明,施加-200 V衬底偏压可获得超低电阻率的TiN薄膜电极。采用最佳衬底偏压在4英寸单晶硅衬底上沉积的TiN电极薄膜具有较好的均匀一致性。最后将该TiN薄膜电极集成在HfO2薄膜电容器中,该电容器展现出良好的顺电性能和低漏电特性。