辅助离子束对中频孪生磁控反应溅射制备氧化钛光学薄膜的影响

本文利用孪生靶50 kHz中频磁控反应溅射的方法,在多孔阳极层离子束源产生的低温离子束辅助条件下制备了光学性能良好的氧化钛薄膜。利用原子力显微镜、分光光度计、椭圆偏振光谱仪研究了离子束功率以及退火温度对氧化钛薄膜形貌、光学折射率和消光系数、孔隙率等的影响。结果表明:利用中频孪生磁控溅射的方法将沉积工艺控制在反应过渡区,可以有效的抑制钛靶中毒和阳极消失,反应溅射过程稳定;辅助离子束提高了等离子体的电荷密度;氧化钛薄膜堆积密度和光学折射率也有所提高,薄膜表面趋于平坦,孔隙率降低。氧化钛薄膜在高温退火处理时由于出现从非晶到多晶转变以及晶体长大与转变,结构逐渐趋于完整,表面粗糙度不断增加;800℃时完全转化为金红石相,晶粒直径约70 nm。

室温下反应磁控溅射沉积氧化钛薄膜光学性能和力学性能研究

目的通过对比不同溅射功率和氧气分压下氧化钛薄膜性能的变化规律,分析其力学性能和光学性能的关系。方法在室温条件下,采用直流反应磁控溅射技术在K9玻璃基底上沉积TiO_2薄膜,通过紫外可见红外分光光度计和椭偏仪对薄膜的光学特性进行分析,通过微纳米压痕技术对薄膜的力学性能进行表征。结果在给定工艺参数范围内,薄膜的光学折射率与纳米硬度和弹性模量正相关,随着溅射靶功率的增大,所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量随之增大,而薄膜的光学带隙则随着溅射功率的增大而下降。同时,O_2流量对薄膜的光学性能和力学性能的影响更明显,在较低O_2流量条件下(Q(Ar)/Q(O_2)=10/1),所制备薄膜的折射率减小而光学带隙变大,随着O_2流量进一步减少(Q(Ar)/Q(O2)=20/1),薄膜的折射率增大而光学带隙减小,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随O_2流量的减少而下降。结论磁控溅射沉积TiO_2薄膜的折射率与其光学带隙反向相关,而仅在适量氧气条件下所制备的薄膜的力学性能与光学特性有相关性。

磁控反应溅射氧化镍薄膜电致变色特性的研究

本文介绍了直流磁控反应溅射制备的氧化镍薄膜。研究了所沉积的氧化镍薄膜的电致变色性能、响应速度、开路记忆能力及循环寿命。实验结果表明：氧化镍薄膜初始态透射率和电化学测试方法与条件的选择对其电致变色性能有较大的影响。

直流磁控反应溅射制备ZAO薄膜工艺参数的研究

本文对直流磁控反应溅射制备 ZAO薄膜的工艺作了具体分析 ,探讨了沉积温度、氧分压、Al含量和靶基距等对 ZAO薄膜的电阻率、可见光区透射率的影响。

磁控溅射氧化钛薄膜的光学性能

常温下,通过反应磁控溅射法在K9双面抛光玻璃基底上制备氧化钛薄膜.采用X线衍射(X-rayDiffraction,XRD)、光栅光谱仪和椭偏仪对氧化钛薄膜样品的结构和光学性能进行测试,并拟合分析得到薄膜的折射率和厚度等光学参数.结果表明:氧化钛纳米薄膜呈非晶态,其折射率和消光系数随波长的变化而变化,薄膜的透射率测量结果和理论计算结果在350～800 nm光波范围内吻合良好.由于氧化钛薄膜的折射率高且在可见光波段吸收小、呈透明状,是用来构成一维光子晶体的理想组分,有关其光学性能的基础研究对光子晶体的结构设计及其器件的开发应用具有积极的意义.

直流磁控反应溅射制备Al_2O_3薄膜的工艺研究

应用直流磁控反应溅射技术在不锈钢基体上制备Al2O3薄膜,研究了溅射气压、氧气流量和基体温度对Al2O3薄膜的沉积速率和膜基结合力的影响规律。结果表明,随着压力的增大,沉积速率和膜基结合力先增大后减小。在压力为1.0Pa时最大;随着氧气流量的增加,沉积速率和膜基结合力也随之不断减小;随着温度的升高,沉积速率和膜基结合力略有下降。利用扫描电子显微镜观察了薄膜与基体界面及薄膜的表面微观形貌,薄膜与基体的结合性好,薄膜表面晶粒大小均匀,组织致密。

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。

磁控溅射工艺参数对氧化钛薄膜晶体结构的影响

用非平衡磁控溅射技术制备氧化钛薄膜.研究了基体偏压、沉积温度、基体性质及溅射功率对薄膜晶体结构的影响.结果表明,到达基体的粒子的能量和离子/原子比是影响氧化钛薄膜晶体结构的主要因素;而到达基体的离子/原子比是生成完全金红石结构氧化钛薄膜的决定性因素.

磁控反应溅射SnO_2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜.探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理.对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150～400 nm为宜,一般膜厚在250 nm时较为敏感.在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3 min缩短到0.5s以下.

直流磁控反应溅射制备IrO_2薄膜

为研究氧化依（ＩｒＯ_２）对ＰＺＴ铁电薄膜疲劳性能的影响，利用直流（ＤＣ）磁控反应溅射（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工艺成功地在ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）衬底上制得了高度取向的ＩｒＯ_２薄膜．并在其上制成ＰＺＴ铁电薄膜．讨论了溅射参数（溅射功率、 Ａｒ／Ｏ_２比、衬底温度）以及退火条件对氧化铱薄膜的结晶、取向和形态的影响．

磁控溅射参数对钛薄膜结构及阳极氧化的影响

采用直流磁控溅射的方法在导电玻璃(FTO)上制备柱状晶结构的钛薄膜,研究了磁控溅射电流和基底温度对溅射钛薄膜微观结构的影响,分析了柱状晶结构对后续阳极氧化TiO2纳米管结构的影响.利用场发射扫描电镜观察样品的形貌,X射线衍射(XRD)分析样品的晶型结构.结果表明,随着磁控溅射电流的增大,钛薄膜的晶粒尺寸增加,致密度先增大后减小,溅射电流过大过小都会降低薄膜的致密度;在300～450℃的温度区间,随基底温度的升高,钛薄膜的晶粒尺寸增加,致密度增加,柱状晶结构更均匀.将磁控溅射获得的钛薄膜进行阳极氧化处理,结果发现:排列致密的柱状晶钛薄膜有利于生长TiO2纳米管.

磁控溅射氧化钛薄膜在不同溅射温度下的光电性能研究

通过磁控反应溅射,在玻璃基底上制备了不同溅射温度下的氧化钛薄膜。通过对其光电性能的分析测试,探讨了溅射温度对氧化钛薄膜性能的影响。实验表明:低温溅射下,薄膜表面颗粒较小,结构较为疏松,高温溅射下,薄膜颗粒较大,薄膜表面颗粒出现团聚现象;随着溅射温度的升高,溅射速率减小;薄膜方阻减小,载流子浓度增大;溅射温度越高,薄膜在紫外可见光波段内透射越弱,光学带隙越小。

直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO_2薄膜及其可见光活性

室温下通过直流反应磁控溅射的方法,利用碳钛镶嵌靶在Ar/O_2气氛中制备了碳掺杂纳米TiO_2薄膜,并通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对薄膜进行了表征.XRD测试结果表明,靶中碳和钛的面积比小于0.10时,碳掺杂的引入有利于TiO_2薄膜的晶格生长,并随靶中碳面积的增加,薄膜的结晶度也相应提高.由透射光谱计算得到的禁带宽度表明,靶中碳和钛的面积比为0.05时,薄膜的禁带宽度由纯TiO_2薄膜的3.4 eV减小到3.1 eV.光电测试结果表明,靶中碳和钛的面积比小于0.10时,碳的引入可以提高薄膜的光电响应,面积比为0.10时,可见光下0 V时薄膜的光电流密度为0.069μA·cm^(-2);但碳和钛的面积比增加到0.16时,测得的薄膜光电响应异常.

溅射压强对掺钛氧化锌纳米薄膜微结构和光电性能的影响

采用射频磁控溅射法,采用不同的溅射压强将同一掺钛氧化锌靶材在普通玻璃衬底上溅射出八个TZO(掺钛氧化锌)薄膜样品,测试其微结构和光电性能,分析其薄膜性能与溅射压强之间的微观机理,从而获得制备性能优越的TZO薄膜所需的最佳溅射压强。结果表明:所有样品均为具有c轴择优取向的六角铅锌矿多晶纳米薄膜;溅射压强对薄膜微结构和光电性能有显著的影响;溅射功率为150 W,氩气流量为25 sccm,衬底温度为150℃,压强为0.5 Pa时制备的薄膜光电性能较好,具有较大晶粒尺寸,在可见光区(400~760 nm)有较高的平均透过率达91.48%,较低电阻率4.13×10^(-4)Ω·cm,较高的载流子浓度和较大迁移率。

采用不同功率溅射制备氧化钛薄膜的研究

常温下,利用射频(RF)反应磁控溅射方法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜.采用光栅光谱仪对薄膜样品的透射谱进行测试,通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合得到薄膜的厚度、折射率和消光系数等光学参数,借助掠入射角X-射线衍射对薄膜的结晶状态进行了测试.实验结果表明:不同溅射功率下沉积的样品呈非晶态,在40～100W范围内,溅射功率越大,薄膜的沉积速率越大,但溅射功率对折射率和消光系数影响不大.

射频磁控溅射沉积氧化铪薄膜纳米力学性能研究

为了获得高硬度氧化铪薄膜的射频磁控溅射制备工艺条件,采用射频反应磁控溅射技术在单晶硅基底上了沉积HfO2薄膜,采用正交实验分析了靶功率、靶-基距和氩氧气体质量流量比对薄膜纳米力学性能的影响规律,得到了最佳工艺参数.在相同靶功率和靶-基距条件下,系统地研究了氩氧气体质量变化对薄膜纳米力学性能和光学性能的影响规律,分别采用紫外可见红外分光光度计、椭偏仪、纳米压痕仪对薄膜性能进行了表征.结果表明:在不同Ar/O2流量比下,所制备薄膜在1 064nm处的折射率和消光系数的变化与薄膜的纳米力学特性紧密相关.在较低O2流量条件下(Ar/O2流量比为1/4),所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量均偏小.当氩氧比增加至5∶8时,薄膜的纳米硬度和弹性模量最大且薄膜消光系数最小,同时在可见区的透过率也最大.随着O2流量进一步减少,薄膜的折射率和光消光系数随之增大,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随着O2流量减少而下降.

溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响

目的研究不同溅射方法和基体材料对沉积氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、表面形貌的影响。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和直流磁控溅射(DCMS)在316L不锈钢和硅片表面制备了氧化钛薄膜。采用等离子光发射谱检测了沉积薄膜时的等离子体特征。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),分别评价氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、晶粒尺寸和表面粗糙度。结果等离子体特征显示,沉积氧化钛薄膜时,HPPMS比DCMS具有更高的离化率和等离子体密度。XRD结果显示,在相同的平均溅射功率下,采用HPPMS和DCMS方法,均在不锈钢表面制备出纯金红石结构的氧化钛薄膜,而在硅片表面得到的氧化钛薄膜为金红石、锐钛矿混合结构,且采用HPPMS比DCMS技术制备的氧化钛薄膜含有更高的金红石含量。XPS结果显示,两种方法在所有基体表面均制备出了含有氧缺位的氧化钛薄膜。采用HPPMS和DCMS制备氧化钛薄膜时,不锈钢基体沉积的薄膜中,Ti3+/Ti4+比值均高于Si基体上的薄膜。SEM和硬度测试结果显示,HPPMS制备的氧化钛薄膜为等轴晶,晶粒较小,硬度较高。DCMS制备的氧化钛薄膜具有柱状晶的结构,晶粒较大。AFM的结果显示,采用不同溅射方法制备的氧化钛薄膜表面粗糙度没有明显差别。结论不同溅射方法和基体材料导致了薄膜沉积时样品表面离子轰击能量的差异,因此影响了氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态和晶粒尺寸。

溅射氧化钛薄膜的光学性能及热处理对其结构的影响

常温下采用反应磁控溅射法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜,通过X射线衍射仪、光栅光谱仪和椭偏仪对氧化钛薄膜样品的光学和结构参数进行测试和分析.结果表明:溅射沉积的氧化钛纳米薄膜呈非晶态;其折射率和消光系数在可见光波段随波长的增大呈指数规律迅速变小,最终趋于一常数,氧化钛薄膜消光系数的平均值很小表明它在可见光波段是透明的;根据所得光学参数计算得到薄膜的透射率在350～800nm光波范围内,与实验测量结果吻合;沉积的氧化钛薄膜样品经过450℃保温6h的退火热处理后,由非晶态转化为晶态.

双靶反应溅射Ti-B-N复合膜的研制

采用基片架旋转的多靶磁控溅射仪，通过六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）和Ｔｉ靶反应溅射制备Ｔｉ－Ｂ－Ｎ复合薄膜，并用ＡＥＳ、ＸＲＤ和ＴＥＭ等方法研究了薄膜的微结构．结果表明，室温下沉积薄膜均呈非晶态，经过４００°Ｃ热处理薄膜晶化．基片加热为４００°Ｃ沉积的薄膜则已晶化，ＴＥＭ分析确定薄膜结构为ＴｉＮ结构．显微硬度表征发现，室温沉积Ｔｉ与ｈ－ＢＮ的原子数约为２∶１时的薄膜达到最高硬度ＨＫ２６００．

掺钛氧化锌透明导电薄膜的制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上成功地制备出了掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。研究了靶衬间距对ZnO∶Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响。研究结果表明,靶衬间距对ZnO∶Ti薄膜的结构和电阻率有显著影响。X射线衍射(XRD)表明,ZnO∶Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。在靶衬间距为4.6 cm时,实验获得的ZnO∶Ti薄膜电阻率具有最小值4.18×10-4Ω.cm。实验制备的ZnO∶Ti薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过92%。ZnO∶Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。