ZrO_(x)N_(y)薄膜的制备与低温电输运特性研究

针对于测温应用中对低温温度计的性能需求,为了获得灵敏度高和测温区间宽的氮氧化锆(ZrO_(x)N_(y))电阻温度传感薄膜,系统研究了溅射气氛中O_(2)流量对ZrO_(x)N_(y)薄膜结构和低温电输运行为的影响。采用射频反应磁控溅射工艺,通过精细调整溅射沉积过程中的O_(2)流量在Al_(2)O_(3)基片上生长了系列ZrO_(x)N_(y)薄膜,测定了薄膜的晶体结构、形貌和低温电输运特性。结果表明,随着O_(2)流量(0—0.24×1.6667×10^(-8)m^(3)/s)的增大,ZrO_(x)N_(y)薄膜由单晶ZrN(002)相转变为ZrN和ZrO_(2)两相,低温电输运行为由半导体-超导向半导体-绝缘特性演变,电阻率在10^(3)—10^(8)μΩ·cm的范围内变化。薄膜的灵敏度和电阻温度系数的绝对值(|S|、|TCR|)均与生长气氛O_(2)流量呈正相关,在0.24×1.6667×10^(-8)m^(3)/s的O_(2)流量下达到了较高的|S|和|TCR|。生长气氛中O_(2)流量对薄膜低温电输运行为的显著影响为优化ZrO_(x)N_(y)低温温度计的性能提供了新的思路。