气体放电增强准分子激光溅射反应沉积 AlN 膜

使用氦气放电增强准分子激光溅射反应沉积了ＡｌＮ薄膜．讨论了脉冲能量密度、氮气放电、基底温度等因素对膜的性能的影响．实验结果发现，当ＤＥ＝１．０Ｊｃｍ－２，ＰＮ２＝１００×１３３．３３Ｐａ，Ｔｓｕｂ＝２００℃，Ｖ＝６５０Ｖ，ｆ＝５Ｈｚ，ｄＳ－Ｔ＝４ｃｍ时，高质量的ＡｌＮ薄膜被成功沉积于Ｓｉ（１００）基片上．Ｘ射线衍射和光谱分析表明，所制备的薄膜是具有高取向性的ＡｌＮ（１００）多晶膜，禁带宽度约为６．２ｅＶ．

C_(2)H_(2)流量对反应溅射石墨制备非晶碳膜层结构及性能影响研究

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析膜层的微观结构,采用纳米压痕仪表征膜层的力学性能,采用球盘式摩擦磨损试验机、白光干涉仪和光学显微镜表征膜层摩擦学性能。结果通过反应溅射法制备了致密均匀的非晶碳,分析发现,所有薄膜表层均含有一定量O元素(原子数分数为6.36%~13.86%)。经Ar^(+)刻蚀后,大部分膜层的O含量可降至1%以下;随着乙炔流量的增加,膜层的硬度(H)、弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)均呈先增后减的趋势,在乙炔流量为10 cm^(3)/min时膜层的硬度和弹性模量达到最大值,分别为27.93、233.55 GPa;摩擦学性能测试结果显示,膜层的平均摩擦因数在0.09~0.11之间,在启动阶段摩擦因数随着氢元素(H)含量的增加呈下降趋势,5 cm^(3)/min试样的膜层的耐磨性最高、磨损量最小,其磨损量为0.72×10^(−16)m^(3)/(N·m)。结论通过调节反应溅射石墨过程中乙炔的流量,可调控非晶碳中sp^(3)/sp^(2)、H含量,进而达到调控非晶碳力学性能、摩擦学性能的目的。

反应磁控溅射制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器

随着电子信息技术的飞速发展,具有更高抗干扰能力以及更高灵敏度的日盲紫外探测器引起了广泛关注。六方相氮化硼(h-BN)凭借其超宽带隙、高光吸收系数、高热导率及高击穿场强等优势成为日盲紫外探测器研究的热点材料。此外,h-BN良好的机械强度和光学透明性使其兼具柔性探测器的潜力。然而室温条件下制备的h-BN薄膜常具有较多缺陷,极大程度上限制了其柔性探测器的发展。本文在室温条件下采用反应磁控溅射,以B为生长源,在蓝宝石和Si衬底上实现了较高质量h-BN薄膜的制备,并在此薄膜的基础上制备了高性能日盲紫外探测器。3 V电压下,其探测器拥有极低的暗电流(0.07 pA)、较高的响应度(1.37μA/W)和探测率(2.73×10^(10)Jones)。本文的研究结果证实了室温制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器的可行性,为实现可在室温下工作的h-BN探测器的应用提供了参考。

衬底偏压对反应磁控共溅射Y:HfO_(2)薄膜电学性能的影响

作为微电子器件中最具发展前景的高介电薄膜材料,HfO_(2)薄膜得到了学者们的广泛研究。低漏电流是HfO_(2)薄膜使器件获得优良性能的前提,但易受晶粒尺寸、氧空位和粗糙度等因素影响。针对反应磁控溅射所得薄膜表面粗糙度高及漏电流密度大等缺点,本文在溅射过程中通过在衬底施加偏压的方法降低了HfO_(2)薄膜的漏电流密度。结果表明:通过在衬底施加适当的偏压使得Y掺杂HfO_(2)(Y∶HfO_(2))薄膜的漏电流密度降低到8×10-8 A/cm^(2)。漏电流密度的变化与薄膜粗糙度和晶粒尺寸有关,而薄膜粗糙度和晶粒尺寸主要受衬底偏压的影响,但衬底偏压对薄膜物相的影响可以忽略。通过施加衬底偏压,利用反应磁控溅射方法制备了低漏电流和高k值Y∶HfO_(2)薄膜,可为高性能器件的制备提供基础。

反应溅射制备AlN薄膜中沉积速率的研究

通过对溅射过程中辉光放电现象及薄膜沉积速率的研究 ,发现随着氮浓度的增大 ,靶面上形成一层不稳定的AlN层 ,由于AlN的溅射速率远小于Al,从而使薄膜的沉积速率显著下降。同时还研究了其它溅射参数对薄膜沉积速率的影响。结果表明 :随靶基距的增大和靶功率的减小 ,不同程度引起沉积速率的下降 ;随着溅射气压的增大 ,最初沉积速率不断增大 ,当溅射气压增大到一定程度时 ,沉积速率达到最大值 ,之后随溅射气压的增大 ,又不断减小。

磁控反应溅射SiN_x薄膜的研究

用磁控反应溅射 (RF)的方法制备了SiNx 薄膜 分析了以硅为靶材 ,用N2 /Ar做溅射气体条件下不同的气流比率、总气压以及沉积速率对薄膜光学常数和表面结构形态的影响 ,得出较低总气压下气流比率对薄膜光学常数的影响是最关键的 ,而总气压较大的时候 ,水汽影响增大 ,气流比率的影响反而不明显 最后提出了合适的工艺条件来制备符合要求的SiNx

紫外光电材料ZnO的反应溅射制备及研究

采用直流反应溅射法分别在Si( 1 1 1 ) ,Si( 0 0 1 ) ,及K4玻璃衬底上制备ZnO薄膜 ,研究了氧氩比、衬底温度以及退火处理对于晶体结晶质量的影响 ,发现生长过程中的退火处理提高了薄膜质量和晶面取向 通过优化生长条件 ,在衬底温度为 35 0℃ ,氧氩比为 1∶2的条件下生长出了XRD半高宽为 0 1°。

沉积时间对磁控反应溅射制备TiO_2薄膜性能的影响

应用直流磁控反应溅射法，在玻璃基体上制备了具有光催化活性的TiO2薄膜。TiO2薄膜的厚度随沉积时间的增加而均匀增长。基体温度则在溅射的最初1h裉快上升到110℃，溅射7h基体温度不超过130℃。溅射2h得到的是非晶态TiO2薄膜，而溅射3～7h制备的薄膜为锐钛矿型结构。非晶态和小晶粒TiO2薄膜的紫外-可见透射光谱谱带边沿与结晶较好的TiO2薄膜相比有明显的蓝移，薄膜的透射率随沉积时间的增加而下降。钛以四价钛的形式存在于TiO2薄膜中。TiO2薄膜的光催化活性随沉积时间和薄膜厚度的增加而有较大提高。

采用PLC级差法闭环控制中频电源反应溅射沉积Al_2O_3薄膜

本工作开发了一种靶电压反馈自动控制系统,称为可编程控制器(PLC)级差法反馈控制系统,用于旋转圆柱金属Al靶真空反应溅射沉积Al2O3陶瓷薄膜。根据反应溅射Al2O3工艺特性设计反馈控制的数学模型,再按照数学模型,采用梯形语言在PLC内进行程序编码实现。通过反馈控制参数的优化,实现较高功率26 kW下中频磁控反应溅射Al2O3工艺稳定。测试得到50 nm厚的Al2O3薄膜,其可见光吸收比和太阳光吸收比接近零。这种反应溅射反馈控制系统简易可行且经济实用。

直流磁控反应溅射制备硅基AlN薄膜

采用直流磁控反应溅射法,在Si(100)和Pt/Ti/Si(100)上制备了AlN薄膜。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微(AFM)对薄膜的晶向结构和表面形貌进行了分析,研究了不同工艺参数对薄膜择优取向的影响,分析了AlN晶粒生长的有关机理。制备出的AlN薄膜显示出较好的(002)面择优取向性,半高宽(FWHM)为0.35°～0.40°,折射率约为2.07。

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．

磁控反应溅射TaN薄膜的结构和性能

采用磁控溅射仪制备了TaN薄膜 ,研究了不同氮分压条件下TaN薄膜的成份、结构和力学性能。结果表明 ,氮分压在 0 .2× 10 -1Pa时镀层由两相混合物正方结构的 β -Ta和面心立方结构的δ -TaN组成。而氮分压在 0 .4× 10 -1～ 0 .8×10 -1Pa时 ,得到单相六方TaN结构。随着氮分压的增加硬度呈下降趋势 ,在氮分压为 0 .2× 10 -1Pa时出现最高硬度 ,分析认为这与薄膜中存在的两相组织和高的压应力有关。

直流磁控反应溅射法制备大面积AZO薄膜的实验研究

用锌铝合金靶在苏打玻璃上制备大面积AZO半导体透明薄膜,降低了靶材费用。实验中采用靶体旋转的直流磁控溅射工艺,提高了靶材利用率,实现了大面积均匀镀膜,并能获得定向生长的薄膜。文章介绍了采用该方法制备大面积薄膜的实验,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等多种分析方法对大面积薄膜的结构、形貌、电学性能及光学性能进行分析,实验结果表明,采用合金靶做靶源,氩作工作气体,控制好氧气分压,大功率溅射可以获得定向性好、致密、均匀、透射率高、电阻率低的优质大面积(300 mm×300mm)AZO薄膜。

反应溅射制备AlN薄膜靶中毒机制的研究

反应磁控溅射方法制备AlN薄膜是一种很普遍的方法,但采用该方法制备在衬底上形成符合计量比的AlN化合物时,在靶材表面也会形成该化合物。这就是所谓的靶中毒现象,该现象会导致溅射产额降低从而引起沉积速率下降,因此是一种不利的影响。为了调查靶中毒的机制,本文采用TRIDYN程序来研究制备AlN薄膜时靶表面化合物的形成过程。结果表明化学吸收和离子注入是中毒层形成的两个主要的机制,但是该两种机制对中毒贡献的程度是不同的。通常情况下可以只考虑离子注入机制。本文还讨论了减小靶中毒的措施,在低压下可以极大地降低靶中毒程度,但为了得到符合化学计量比的AlN薄膜,需要提高衬底和靶材的面积比。

反应溅射法在立方织构镍基底上制备CeO_2缓冲层

采用反应溅射的方法在具有立方织构的Ni基底上制备了CeO2缓冲层。以Ar/H2混合气体为预沉积气体,有效地抑制了基底的氧化。在基片温度为650℃,气压为26Pa的条件下沉积的CeO2薄膜具有纯c轴取向。X射线θ-2θ扫描、极图分析、Φ扫描结果表明,CeO2薄膜有良好的立方织构,其Φ扫描半高宽(FWHM)为9.0°。扫描电镜观察表明,薄膜致密且没有裂纹。

反应溅射Nb-Si-N薄膜的微结构与力学性能

在Ar、N2和SiH4混合气体中,通过反应磁控溅射方法制备了一系列不同Si含量的Nb-Si-N复合薄膜,采用EDS、XRD、TEM、AFM和微力学探针表征了复合薄膜的成分、相组成、微结构和力学性能.结果表明,采用反应磁控溅射技术通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Nb-Si-N薄膜.少量Si的加入使薄膜得到强化,并在Si含量为3.4%时达到硬度和弹性模量的最高值,分别为53 GPa和521 GPa.进一步增加Si含量,薄膜的硬度和弹性模量逐步降低.Nb-Si-N薄膜力学性能的提高与其晶体缺陷的增加有关.

掺杂Al对DC反应溅射ZnO薄膜的影响

采用金属单质靶和直流反应溅射制备了不同Al含量(摩尔分数)掺杂的ZnO薄膜,得到的薄膜均为c-轴择优取向的纤锌矿结构,在可见波段具有很高的透过率。薄膜的晶面间距、光学折射率和带隙在掺Al的起始阶段变化很大,待Al掺杂量达到一定值后,光学折射率和带隙的变化不大,薄膜的晶面间距趋于一稳定值0.266 nm。分析表明掺杂的Al均作为施主对载流子浓度作出了贡献,影响薄膜导电性能的主要原因被推断为晶格中的缺陷等因素导致了载流子的局域束缚。

中频反应磁控溅射沉积Al_2O_3薄膜中迟滞回线的研究

采用中频磁控反应溅射工艺进行氧化铝薄膜的沉积实验,对该工艺过程中溅射电压和沉积速率与氧流量的“迟滞回线”现象进行了研究。通过对实验现象的分析讨论,解释了薄膜沉积速率变化的原因。

射频磁控反应溅射制备HfO_2薄膜的工艺及电性能

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Hf为靶材、高纯O2为反应气体,成功地在p型硅衬底上制备了高k栅介质HfO2薄膜,并对薄膜的沉积速率、成分和电学性能进行了研究。结果表明,薄膜沉积速率随射频功率增加而增大,随O2气流量增加而减小,随溅射气压增加呈先增大后减小的趋势。制备的薄膜中Hf和O元素的原子浓度比基本符合化学计量比。研究了薄膜的C-V特性;获得了O2流量、射频功率及退火温度对薄膜电学性能的影响规律。

纯氮气反应溅射AlN薄膜及性质研究

在不同氮气浓度、不同溅射气压和衬底温度为20～370℃的条件下,分别在多种衬底上采用反应磁控溅射法沉积AlN薄膜。X射线衍射图谱表明:温度大于180℃时可在多种衬底上沉积出具有c轴择优取向的纤锌矿AlN薄膜。衬底温度和溅射时间的增加有利于薄膜结晶性的改善。1.5Pa的纯氮气气氛和Si(100)衬底是最佳择优生长条件。由紫外-可见光透射谱计算得到:在石英衬底上沉积的薄膜折射率为1.80～1.85,膜厚约为1μm、光学能隙为6.1eV。原子力显微镜照片表明:在Si(100)衬底上制备的薄膜表面平滑,均方根粗糙度为2.2～13.2nm。