磁控溅射和脉冲直流化学气相沉积Ti-Si-N薄膜摩擦磨损性能对比研究

分别利用磁控溅射和脉冲直流化学气相沉积(PCVD)技术制备了Ti-Si-N薄膜,测定了2种Ti-Si-N薄膜的显微硬度,并采用球-盘式高温摩擦磨损试验机对比考察了其高温摩擦磨损性能.结果表明,当薄膜中Si含量(原子分数)约为10%时,2种薄膜的显微硬度达到最大值;2种Ti-Si-N薄膜的耐磨性能同其硬度之间不存在对应关系,其中采用PCVD方法制备的Ti-Si-N薄膜的高温抗磨性能较优;2种薄膜在高温下的摩擦系数均有所降低,这归因于高温下氧化膜的润滑作用.

工艺参数对直流反应磁控溅射ZnO:Al薄膜沉积速率的影响

实验以合金靶材在玻璃衬底上运用直流反应磁控溅射法制备了ZAO(ZnO:Al)透明导电薄膜样品。研究了O2气流量,衬底温度,以及反应气压和溅射功率等工艺参数对ZAO薄膜沉积速率的影响规律。结果表明:沉积速率随O2气流量的增加显著降低,靶面溅射模式由金属模式转变为氧化物模式,而且这种转变趋势在改变其他参数时依然明显;沉积速率随溅射功率的增大几乎成线性增加,但随衬底温度的变化并不大;在反应气压增大的情况下,沉积速率不断上升,达到最大值后,又随气压的增大不断下降。

直流反应磁控溅射制备氧化铝薄膜

采用直流反应磁控溅射,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在镍基合金和单晶硅基片上制备了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率和表面形貌进行了研究。结果表明,氧化铝薄膜的沉积速率随溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后增速趋缓;随溅射气压的增加,沉积速率先增大,在1.0Pa时达到峰值,而后随气压继续增大而减小;随Ar/O2流量比的不断增加,沉积速率也随之不断增大,但是随着负偏压的增大,沉积速率先急剧减小而后趋于平缓。用扫描电子显微镜对退火处理前后的氧化铝薄膜表面形貌进行观察,发现在500℃退火1h能够使氧化铝薄膜致密化和平整化。

工艺参数对直流磁控溅射法制备氧化铝薄膜的试验研究

采用直流磁控溅射法在载玻片和不锈钢基底上制备某设计要求的氧化铝薄膜,首先采用单因素法分别分析溅射功率、氧气流量、工作压强、负偏压及本底真空度等制备参数对薄膜沉积速率的影响;在此基础上设计正交试验,研究优化范围内溅射功率、氧气流量、工作压强对沉积速率的影响,并进行极差与方差分析。结果表明,在一定工艺参数范围内,随着溅射功率的增加,薄膜的沉积速率不断增大;氧气流量增加时薄膜的沉积速率不断下降;随着工作压强的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,在1.0 Pa时达到最大速率;加载的负偏压增加时,薄膜的沉积速率不断降低;本底真空度提高时薄膜的沉积速率不断增大;通过使用XRD衍射仪对制备的薄膜进行物相检测,研究结果表明,常温下不同氧气流量制备的氧化铝薄膜均为非晶态;获取了制备所需薄膜的较优的制备工艺。

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。

直流反应磁控溅射法制备ZnO:Zr透明导电薄膜(英文)

以Zn∶Zr为靶材,利用直流反应磁控溅射法制备了ZnO∶Zr透明导电薄薄膜。研究了沉积压强对ZnO∶Zr薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响。实验结果表明所制备的ZnO∶Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。沉积压强对ZnO∶Zr薄膜的晶化程度、形貌、生长速率和电阻率影响很大,而对其光学性能如透光率、光学带隙及折射率影响不大。当沉积压强为2 Pa时,ZnO∶Zr薄膜的电阻率达到最小值2.0×10-3Ω·cm,其可见光平均透过率和平均折射率分别为83.2%和1.97。

直流反应磁控溅射制备a-C:H薄膜及其表面粗糙度研究

为研究含氢类金刚石(a-C:H)薄膜的制备及性能,充入含—CH3原子团的CH4气体,在不同CH4/Ar流量比条件下于N型硅基底上沉积a-C:H薄膜,并借助椭偏仪、非接触式白光干涉仪及激光波面干涉仪对薄膜的沉积速率及表面粗糙度进行测定。结果表明,含氢碳源气体的加入提高了类金刚石薄膜的沉积速率,改善了表面平整度。

直流反应磁控溅射制备单一相Cu_2O薄膜及光电性能研究

室温下,采用直流反应磁控溅射法制备透明导电氧化亚铜(Cu_2O)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、四探针测试仪及拉曼光谱仪分别研究不同沉积时间下制备的Cu_2O薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率及表面增强拉曼散射特性。实验结果表明,沉积时间为3和6min时,获得单一相的透明导电Cu_2O薄膜;随着沉积时间的增加,薄膜由非晶态转变为(111)方向择优生长,薄膜致密且颗粒呈球状,其粗糙度的均方根(RMS)值增大,薄膜电阻率呈下降趋势;以罗丹明B(RhB)为探针分子,表征样品表面增强拉曼活性,通过对比不同样品表面RhB的拉曼光谱,其散射强度随薄膜表面粗糙度的增大而增强。

直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究

非晶硅薄膜(a-Si)是目前重要的光敏材料,在很多领域得到广泛应用。直流磁控溅射具有工艺简单,沉积温度低等优点,是制备薄膜的一种重要技术。采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜,并对样品进行了退火处理。研究了沉积速率与溅射功率的关系。结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系。利用X射线衍射(XRD)对薄膜进行了分析鉴定,结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析,与X射线衍射测试的结果一致。所以,利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜。

MoNb薄膜直流磁控溅射制备及性能研究

以Mo-10%Nb(10%为粒子数分数)合金为靶材,采用直流磁控溅射法在钠钙玻璃基板上制备了MoNb薄膜。采用台阶仪、四探针电阻仪和AFM分别测试了Mo Nb薄膜的厚度、方块电阻及表面形貌。研究了功率密度、工艺气压及衬底温度对MoNb薄膜性能及其生长特性的影响。实验结果表明:功率密度增加2倍时,MoNb薄膜的沉积速率提升1.8倍,而电阻率降低2.3倍;工艺气压增大4倍时,MoNb薄膜的沉积速率提升1.5倍,其电阻率增大13倍。同时发现:衬底温度增加了135℃时,MoNb薄膜的表面粗糙度增加0.567nm,颗粒大小增加3.36nm。

直流磁控溅射铝纳米颗粒膜的微结构及电学特性

采用直流磁控溅射法,以高纯铝(99.99%)为靶材,高纯氩气(99.999%)为起辉气体,在经机械抛光的单晶Si衬底上制备铝纳米颗粒薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、光学薄膜测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪分别测试了铝纳米颗粒薄膜的晶相结构、薄膜厚度、表面形貌及电阻率。XRD衍射图谱表明此薄膜为面心立方的多晶结构,择优取向为Al(111)晶面。随溅射功率由30 W增至300 W,铝纳米颗粒薄膜的沉积速率由3.03 nm/min增加至20.03 nm/min;而随溅射压强由1 Pa增加至3 Pa,沉积速率由2.95 nm/min降低到1.66 nm/min。在溅射功率为150 W,溅射压强为1.0 Pa条件下制备的样品具有良好的晶粒分布。随溅射功率从80 W增大到160 W,样品电阻率由4.0×10-7Ω·m逐渐减小到1.9×10-7Ω·m;而随溅射压强从1 Pa增至3 Pa,样品电阻率由1.9×10-7Ω·m增加到7.1×10-7Ω·m。

磁控溅射低阻ITO薄膜的气体参数优化

用直流磁控溅射系统在不同气压和氩氧流量比(V(Ar):V(O2),体积比)下制备铟锡氧化物(ITO)薄膜。测试了薄膜的方阻和透过率,得到不同沉积气压和V(Ar):V(O2)对薄膜电光特性的影响大小和趋势。X-射线衍射(XRD)测试表明ITO薄膜的晶粒尺寸随膜内氧的摩尔分数增加而增大,随氧气比例增加薄膜(400)晶向消失。优化参数为气压266.664 mPa,V(Ar):V(O2)=15:0,制备的ITO薄膜方阻为22Ω/□,在可见光区域平均透过率为85%。

Nb/Al-AlO_(x)/Nb约瑟夫森结薄膜沉积研究

Nb/Al-AlO x/Nb约瑟夫森结构成的低温超导器件有着广泛应用,高质量的S-I-S约瑟夫森结制备的关键之一在于制备高质量的三层膜。三层膜的质量可由许多属性参数影响,比如剩余电阻比R.R.R、超导转变温度T c、表面粗糙度、应力、铝膜厚度等等。通过对薄膜的溅射沉积条件与上述参数进行分析研究,确定最佳的生长条件。调节不同的氧化工艺条件,可以获得约瑟夫森结的不同临界电流密度。

工作气压对磁控溅射Mo膜的影响

采用直流磁控溅射沉积技术在不同工作气压下制备Mo膜,研究了工作气压对Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构的影响规律,研究表明:工作气压在0.1～0.5Pa范围内,沉积速率基本保持不变,在0.5～1.5Pa范围内沉积速率随工作气压的升高而增大;Mo膜的表面粗糙度随工作气压的升高而增加;不同工作气压下制备的Mo膜为立方结构,在较低工作气压下薄膜结晶性能较好。

工作气压对Bi薄膜沉积速率和表面形貌的影响

采用直流磁控溅射方法在不同工作气压下制备了Bi薄膜,对薄膜的晶体结构、沉积速率、表面形貌和生长模式进行了研究,并对其晶粒尺寸的变化规律进行了分析。X射线衍射(XRD)结果表明Bi薄膜均为多晶斜六方结构。研究发现沉积速率随工作气压的升高先增大后减小。扫描电镜(SEM)图像显示随着工作气压的升高,小晶粒尺寸增大、大尺寸晶粒逐渐消失,薄膜变得疏松多孔;薄膜经历柱状-节榴状-楔形3种生长方式。

基底材料对沉积氮化钛薄膜及其性能的影响

研究了利用直流反应磁控溅射法，以Si—P（111）和Si—P（100）两种不同Si片做基底，对制备TiNx薄膜性能的影响。结果表明，以Si--p（111）为基底制备的TiNx薄膜性能优于Si--p（100）基底，表现在颗粒更细润，XRD衍射峰峰形更明锐且与TiNx的衍射峰不会重叠。因而，选用p--Si（111）做基底沉积氮化钛薄膜，可满足制备光学薄膜质量方面的要求。