一种用于淀积铁磁膜的新型磁控靶研究

本文给出了一种新型铁磁靶设计方法，并用设计的 ＤＣ磁控靶成功地制备出了用于碰头的 ＦｅＳｉＡｌ合金薄膜，性能分析表明用该靶制备的膜可满足 ＭＩＧ磁头的指标。

同位靶磁控溅射法制备Al掺杂CdSe薄膜

为增加掺杂薄膜的元素均匀性,基于磁控溅射技术,设计了靶材同位共溅射制备掺杂薄膜的方法,并用于制备Al掺杂CdSe薄膜,获得了Al均匀掺杂的CdSe薄膜。结果表明:制备的薄膜为富Se状态,呈现明显的(111)择优取向。Al掺杂后的CdSe薄膜方块电阻由5.2 kΩ/□升高至544.5 kΩ/□。随着Al掺杂量的增加,薄膜的方块电阻下降。当共溅射Al片为6片时,薄膜方块电阻为7.7 kΩ/□,薄膜半导体类型由p型转变为n型。掺杂薄膜体电导率分别为192.4(未掺杂)、2.01×10^(4)(Al片数1)、506.9(Al片数2)、384.8(Al片数4)、284.9 mΩ·cm(Al片数6)。掺杂薄膜样品的禁带宽度Eg分别为1.82(未掺杂)、1.97(Al片数1)、1.75(Al片数2)、1.78(Al片数4)、1.82 eV(Al片数6)。

圆筒式磁控溅射靶的磁场仿真与结构设计

目的探究一种可用于实现圆柱形工件外表面镀膜设备的可能性,设计了一种新型的圆筒式磁控溅射靶结构,溅射在圆筒状靶材内表面发生,从整个圆周方向对工件外表面镀膜,以改善传统长管工件镀膜设备体积庞大、结构复杂的不足。方法首先对圆筒式磁控溅射靶进行初始结构设计,再运用有限元分析软件COMSOL中静磁无电流仿真模块,通过控制变量法对溅射靶内部冷却背板厚度d1、内磁环轴向高度h1、内磁环径向宽度Δr1、外磁环轴向高度h2、外磁环径向宽度Δr2以及内外磁环间距d2不同结构参数下的靶面水平磁感应强度值进行仿真与研究。在此基础上进行磁场优化并设计出溅射靶的理想磁铁结构参数。结果计算结果表明,当冷却背板厚度为13 mm,外磁环内径为266 mm、外径为310 mm、厚度为20 mm,内磁环内径为270 mm、外径为310 mm、厚度为22 mm,内外磁环间距为50 mm时,距靶面上方3 mm处最大水平磁感应强度为40 mT,磁场分布均匀区域可达40%左右。结论此外考虑溅射靶内部的水冷、密封以及绝缘结构,最终设计的圆筒式磁控溅射靶整体高384 mm,最大直径432 mm,结构紧凑可靠,为长管工件外表面金属薄膜的制备提出了一种新的磁控溅射靶结构。

基于数值模拟的矩形磁控溅射靶磁场结构设计及分析

针对磁控溅射沉积涂层技术中存在着的靶材利用率低和刻蚀不均匀等问题,基于计算机数值模拟仿真技术,通过对矩形平面磁控溅射靶材的内、外磁铁结构参数的设计,以及导磁片长度和厚度的设置,模拟分析内、外磁铁和导磁片在不同结构参数条件下,靶材的表面磁场及磁感应强度分布。结果表明,在内磁铁高12 mm、直径20 mm,外磁铁高16 mm、直径10 mm的结构参数条件下,靶材表面水平磁场的最大磁感应强度在35 m T左右,且水平磁感应分布均匀。与此同时,在设置长5 mm,厚2 mm的导磁片后能更加明显的改善靶面水平磁场分布,提高靶材的利用率,进而整体改进沉积涂层的综合性能。利用模拟分析可得到靶面水平磁感应强度适中、分布较为合理的靶结构参数,对实际磁控溅射靶的设计具有指导意义。

双靶磁控溅射制备Ag-Ti薄膜及其去合金化初探

采用双靶磁控溅射技术通过调节靶材的溅射功率在表面氧化的Si(100)衬底上制备出了一系列不同Ag含量的Ag-Ti合金薄膜,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对薄膜的形貌、组成及晶体结构进行了分析,并对Ag-Ti薄膜的去合金化方法进行了初步探究。结果表明:通过低温双靶磁控溅射制备的Ag-Ti合金薄膜处于热力学不稳定状态且具有良好的成分均匀性,并且薄膜的厚度、含银量、晶粒尺寸及结晶度均随着银靶功率的提升而不断增加。此外,本研究首次发现,通过简单的硝酸和过氧化氢溶液处理,能够成功实现Ag-Ti薄膜的去合金化,且产物分别为多层级多孔银膜以及掺银的纳米多孔氧化钛薄膜,因而在表面增强拉曼散射、光催化、医用抗菌等领域具有潜在价值。

圆平面磁控溅射靶磁场的ANSYS模拟分析

磁控溅射靶面磁感应强度的水平分布直接关系到靶材的利用率和刻蚀的均匀性。为了寻求更好的磁控靶结构参数,从而实现靶面水平磁感应强度的均匀分布,作者应用ANSYS软件对SD500型磁控溅射镀膜机的圆平面靶表面磁感应强度进行模拟,应用SHT-V型特斯拉计通过同心十字线法对实物靶表面磁感应强度进行测试,将模拟结果与测量结果进行比较,证明其模拟的准确性。进而对圆平面磁控靶的结构参数进行优化设计,得出靶与磁钢间距为3 mm、磁钢高度为15 mm、内磁柱半径为4 mm、内磁柱高度为14 mm时靶面水平磁感应强度最强、分布最均匀。在工程应用中,设计人员可以预先对靶的参数进行优化设计,使设计的磁控溅射靶更好的满足生产和科学研究的需要。

外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响

通过在基片上直接放置一块永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射靶利用率的影响。实验发现 ,外加磁场的引入改变了靶表面附近的磁场分布 ,因而靶的刻蚀环的位置、宽度和深度均发生了明显的变化 ,靶的利用率在S S构型和S N构型中均比无外加磁场时要高。利用空间模拟磁场成功的解释这一实验现象。在S S构型和S N构型中 ,后者靶的刻蚀深度轮廓线比较平坦 ,相对刻蚀深度值更大 。

磁控阴极溅射靶三维磁场的有限元分析

采用有限元方法对磁控阴极溅射靶三维磁场进行了计算和分析．该装置是一种用于玻璃镀膜的永磁装置，主要由永磁体、铁磁材料和不锈钢板组成．为保证靶中不锈钢板表面的磁场均匀分布，进行了多种方案的计算和调整，给出了一种实用方案，使得装置性能得到明显改善．

圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶磁场的设计计算

本文提出一种新型的圆柱旋转双面矩形磁控溅射靶 ,它具有平面磁控溅射靶的优点。根据靶的结构与工作原理 ,给出了圆柱双面矩形磁控靶磁场强度计算数学模型及计算公式。依据该计算方法 ,对具体的靶进行了计算机编程计算 ,并根据计算结果绘制出了靶磁场分布曲线。计算结果表明 :圆柱双面矩形磁控靶的磁场分布比较均匀 ,磁场强度满足磁控溅射功能的需要 ,其靶的溅射刻蚀区可宽达 4 0°角的范围。从而提高了膜层的沉积速率及膜层沉积范围 ,改善了同轴圆柱形磁控靶由于环状磁场所引起的膜层不够均匀及靶材利用率低的问题 ,可以在靶磁场两侧的大面积平面基片上沉积出膜厚均匀的涂层。

用交流孪生靶磁控反应溅射法制备ITO薄膜

采用氧化铟锡(ITO)陶瓷靶(质量分数为90%的In2O3与10%的SnO2)作为溅射源,通过交流孪生靶反应磁控溅射制备出了性能优良的ITO薄膜,其光谱透射率大于85%。结合对所镀制ITO薄膜的表面形貌及化学成分分析,研究了反应气体流量、退火等工艺参数对ITO薄膜光学和电学性能的影响。

中频对靶磁控溅射制备含铬类金刚石薄膜

利用新型中频对靶磁控溅射在硅和M2高速钢基体上沉积了一系列无氢含铬类金刚石膜。考察了类金刚石膜的表面形貌、显微结构、硬度、结合力和摩擦磨损性能。结果表明:合成的类金刚石薄膜具有优良的综合性能,硬度为30-46GPa、结合力Lc达50-65N、大气环境下摩擦系数约为0.1。

旋转式圆柱形磁控溅射靶的磁场计算

类似于矩形平面溅射靶的磁场和旋转式圆柱形的靶筒组成旋转式圆柱形磁控溅射靶。与常规的圆柱形磁控溅射靶相比较，该旋转式靶提高了靶材利用率和膜厚均匀度。本文介绍了旋转式圆柱形靶的结构和磁场计算方法，给出了计算公式、数据及其特性曲线。强度适度和均匀分布的磁场，保证了溅射靶的工作性能，并为靶结构的设计提供了依据。

对靶磁控溅射Co/TiO_2薄膜制备和表征

为了研究稀磁半导体Co/TiO2薄膜的微观结构和磁性,进一步探讨制备工艺和测量方法对稀磁半导体薄膜材料的影响。通过高真空对靶直流磁控溅射装置和原位退火工艺制备了Co/TiO2薄膜样品,然后利用扫描探针显微镜、振动样品磁强计和X射线衍射仪对所制得的薄膜样品的磁性和微结构进行了研究,发现磁性金属Co的掺杂量对Co/TiO2薄膜的结构及磁性有重要影响。结果表明:样品的表面粗糙度和颗粒尺寸随磁性金属含量升高而增大;随着Co百分含量的升高,形成的薄膜样品Co/TiO2和Co金属混合结构会减小矫顽力;对于Co含量较低样品其磁滞回线的斜率在低温测量时得到的结果明显小于室温环境的结果,归因于受到了顺磁相的影响。由X射线衍射结果可知此时样品为锐钛矿结构。

用对靶磁控溅射附加低温热氧化处理方法制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射低价态氧化钒(VO2-x)薄膜再附加热氧化处理的方式,进行具有金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备。采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜中钒的价态与组分、薄膜结晶结构和表面微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量。结果表明:新制备的低价态氧化钒薄膜以V2O3和VO为主,经过300℃低温热氧化处理后,薄膜中出现单斜金红石结构的VO2相,薄膜具有金属-半导体相变特性;薄膜表面颗粒之间存在间隙,利于氧的渗入;在300～320℃进行热处理时,薄膜中的V2O3和VO向单斜结构的VO2转变,VO2含量增加,随着薄膜内VO2含量的增加,薄膜的金属-半导体相变幅度增大,超过2个数量级,相变性能变好,但是此热处理温度区间对已获得的VO2的结构没有影响。同时利用直流对靶磁控溅射方法还可以在低氧化温度下获得具有优异金属-半导体相变特性的氧化钒薄膜,制备工艺与微机械电子系统(MEMS)工艺相兼容。

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜，研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析，利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明，经300～360℃热处理后，氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变，薄膜由非晶态变为单斜金红石结构，具有金属半导体相变性能；增加热处理温度后，颗粒尺寸由20nm增大为100nm，薄膜表面变得致密，阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应，薄膜内VO2组分舍量的改变量不大；增加热处理时间后，薄膜内VO2组分的含量明显增加，相变幅度超过2个数量级.

总气压与Ar/O_2流量比对直流对向靶磁控溅射TiO_2薄膜光催化性能的影响(英文)

采用对向靶磁控溅射法在不同气压和Ar/O2流量比条件下,以氟化SnO2(FTO)导电玻璃为基底制备了多晶TiO2薄膜.台阶仪测量结果显示所制备TiO2薄膜的平均厚度约为200nm.随着溅射气压的升高,TiO2薄膜由锐钛矿与金红石混晶结构转变为纯锐钛矿结构.分别采用场发射扫描电镜(FESEM)和原子力显微镜(AFM)分析了不同气压和Ar/O2流量比对TiO2薄膜表面形貌的影响,结果显示TiO2薄膜的表面粗糙度随溅射总气压和Ar/O2流量比的增加而增大.以初始浓度为100×10-6(体积分数)的异丙醇(IPA)气体为目标物检测所制备TiO2薄膜的光催化性能,并分析该气相光催化反应的机理,在紫外照射条件下异丙醇先氧化为丙酮再被氧化为CO2.当总溅射气压为2.0Pa、Ar/O2流量比为1:1时,溅射所得TiO2薄膜具备最优光催化活性并可在IPA降解反应中保持较高的催化活性和稳定性.

无屏蔽罩的矩形平面磁控溅射靶的设计

通过理论分析、实际设计和实验 ,对矩形平面磁控溅射靶表面水平磁感应强度B的传统取值上限进行了拓展 .结果表明 :若阴极靶体下表面和 4个侧面的的磁感应强度被屏蔽低于 0 .0 0 0 5T ,同时上表面覆盖同一靶材 ,则可抛弃屏蔽罩 ,采用裸靶结构 ,靶表面的水平磁感应强度B就可以远高于 0 .0 5T ,达到 0 .0 9T ;此外 ,B的增加显著降低了磁控溅射镀膜工艺的着火电压和维持放电电压 。

中频双靶反应磁控溅射制备TiO_2膜的一些探索

具有高折射率的 Ti O2 膜在反射型液晶显示器的关键部件高反射率背板膜系的制备中起重要作用。本文使用国内首家在线中频双靶反应磁控溅射设备进行了制备 Ti O2 膜的探索 ,完成了相应的膜层测试与分析。实验结果表明双靶磁控反应溅射可以制备高折射率的 Ti O2 膜 ,实验还从折射率的角度证明中频双靶反应溅射与直流反应溅射的效果一致 。

平面磁控溅射靶磁场的模拟优化设计

平面磁控溅射靶面水平磁感应强度对靶材刻蚀均匀性及其利用率等有着重要作用。为了提高靶面水平磁感应强度均匀性,在传统磁控溅射平面靶结构基础上,提出了一种采用加装两导磁片的结构,通过ANSYS软件模拟,得出采用不同尺寸及位置的导磁片时的靶面水平磁感应强度分布规律。结果表明,当采用适当的导磁片厚度、导磁片间距及导磁片与内外磁钢距离时,能有效改善靶面的水平磁感应强度均匀性,提高靶材的利用率。同时,通过模拟分析了距靶面不同距离的截面磁场强度分布对靶材刻蚀轮廓的影响。