低温等离子体辅助脉冲直流磁控溅射制备TiN薄膜

采用一种新型的等离子体辅助脉冲直流磁控溅射溅射沉积方法,在低温状态(100℃)下制备了氮化钛薄膜,利用X射线衍射仪、轮廓仪、分光光度计、原子力显微镜对氮化钛薄膜进行了表征,研究了等离子体源在薄膜制备过程中的作用。结果表明采用该方法可在低温环境下制备高温抗氧化性能良好的氮化钛薄膜。当离子源功率为500 W时,制备的氮化钛薄膜表现良好氮化钛(111)择优取向,薄膜表面粗糙度为1.43 nm,红外反射率可达到90%。

氧气流量和溅射功率对脉冲直流磁控溅射制备Nb_2O_5薄膜性能的影响

采用非对称双极性脉冲直流磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了Nb_2O_5薄膜,重点研究了O_2流量和溅射功率对薄膜结构、成分、形貌和光学性能的影响。XRD结果表明:所有制备的薄膜均为非晶结构;XPS用于分析不同O_2流量下沉积的薄膜表面Nb的化学状态,O_2流量达到4.0 sccm以上才能得到满足化学计量比的Nb_2O_5薄膜;AFM结果显示:随着O_2流量的增加,薄膜表面更加平滑、均匀,而溅射功率为80 W时所制备的Nb_2O_5薄膜表现出最大的表面粗糙度大约为1.59 nm;光学结果表明,随着O_2流量增加,可见光区的平均光学透过率逐渐增大,但溅射功率超过40 W,溅射功率对薄膜可见光区的透过率影响很小;此外,通过改变O_2流量和溅射功率,可以很好地调节薄膜的折射率,从而更加便于消影玻璃中光学介质膜系的设计与生长。

Ar气压强对直流脉冲磁控溅射制备Mo薄膜性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在玻璃衬底上制备太阳电池背接触Mo薄膜。通过台阶仪、四探针电阻仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等研究了Ar气压强对薄膜结构及光电性能的影响,结果表明,在低的Ar气压强下制备的Mo薄膜晶粒尺寸较大,薄膜结晶质量好,薄膜具有优良的光电性能,Ar气压强的增加将导致薄膜的晶粒尺寸减小,薄膜结晶质量差,结构疏松,从而降低薄膜的光电性能。Ar气压强为0.4 Pa时制备薄膜的晶粒尺寸为21.02 nm,电阻率最低,为14μΩ.cm,波长190 nm^850 nm范围内的平均反射率可达到66.94%。

薄膜厚度对直流脉冲磁控溅射Mo薄膜光电性能的影响

采用直流脉冲磁控溅射方法在SLG衬底上沉积CIGS太阳电池背接触Mo薄膜，研究了薄膜的光学和电学性能随厚度的变化关系。结果表明，随着薄膜厚度的增加，薄膜的电阻率先降低后增加，在厚度284．3nm处电阻率最低，为7．3×10^-4Ω·cm。不同厚度的Mo薄膜在各个波长处（200～840nm）反射率都随波长的增加而增大。随着薄膜厚度的增加，平均反射率总的呈下降趋势，在薄膜厚度284．3nm时出现一反射率高峰，其在200-840nm波长范围内的平均反射率达43．33％。

磁控溅射工艺控制模式对Cr(Mo)N涂层的影响

为探究不同磁控溅射模式的技术特点,优化涂层制备工艺,采用脉冲直流磁控溅射、高功率脉冲磁控溅射以及它们的复合技术分别制备CrN和Cr-Mo-N涂层,研究不同磁控溅射模式对涂层组织结构、力学性能和摩擦学行为的影响。结果表明:CrN涂层中fcc-CrN相沿(111)晶面择优生长,而在Cr-Mo-N涂层中fcc-CrN相沿(200)晶面择优生长,Mo元素以Mo2N的形式存在。3种涂层均呈柱状晶生长,复合磁控溅射技术制备的Cr-Mo-N涂层结构最致密且表面光滑;涂层硬度最高,约为2910 HV;膜/基结合好,临界载荷约62 N;Cr-Mo-N涂层的摩擦系数亦最低,约0.21,具有良好的自润滑功能;磨损率约为1.1μm^3·N^-1·mm^-1。与单一磁控溅射技术制备的CrN涂层相比,采用复合磁控溅射技术制备的Cr-Mo-N涂层的力学性能及减摩耐磨性均有明显提升。

三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的制备及摩擦学性能研究

目的利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响。结果涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成,且沿(200)晶面择优生长。当N2/Ar流量比为3∶1时,涂层与基体结合最好,临界载荷约为36.5N;摩擦系数和内应力较低,分别为0.5和-0.48GPa。当N2/Ar流量比为4∶1时,H/E值和H^3/E^*2值升至最高,分别为0.11和0.24GPa,磨损率最低,约为1.9×10^-4μm^3/(N·μm)。结论当N2/Ar流量比为4∶1时,三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高,耐磨性能最好。

脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜的光谱椭偏研究

采用脉冲直流反应磁控溅射技术在不同的占空比条件下制备了氧化钒薄膜。利用X射线光电子能谱仪测定了薄膜的组分,用光谱椭偏仪在300~850nm的波长范围内对薄膜的光学性质进行了研究。实验结果表明降低占空比具有促进金属钒氧化的作用,而通过采用TaucLorentz谐振子色散模型结合有效介质近似模型对椭偏参数Ψ和Δ进行拟合,得到了较为理想的拟合结果。薄膜的复折射率和透过率均由椭偏拟合结果确定,结果发现占空比的下降,导致了可见光范围内薄膜折射率和消光系数的降低以及透过率的提高。

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格薄膜的结构和性能

分别采用深振荡磁控溅射(deep oscillation magnetron sputtering,DOMS)复合脉冲直流磁控溅射(pulsed dc magnetron sputtering,PDCMS)技术和单一的PDCMS技术,沉积厚度为2μm、调制周期为6.3 nm的Cr N/Ti N超晶格薄膜。利用XRD、SEM和TEM表征薄膜的结构。利用纳米压痕仪、划痕仪和空气电阻炉分别测试薄膜的力学性能、结合力和热稳定性。利用球-盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能。利用阳极极化实验测试薄膜在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中腐蚀性能。研究表明,与单一的PDCMS技术相比,DOMS+PDCMS复合技术显著改善了Cr N/Ti N超晶格薄膜结构,薄膜具有更优异的力学性能、持久的耐磨减摩性和抗腐蚀性能。

五氧化二钽薄膜的制备及其I-U特性

本文利用脉冲直流反应磁控溅射的方法制备了五氧化二钽 (Ta2 O5)薄膜 ,俄歇电子能谱仪测试了薄膜的成分含量 ,椭偏仪测试了Ta2 O5薄膜的厚度和折射率 ,XRD分析了薄膜的晶体结构 ,并且分别研究了氧气含量、基底温度等成膜工艺对薄膜的影响。研究结果表明薄膜的成分主要是由氧气含量决定的。利用金属 绝缘体 (介质膜 ) 金属 (MIM)结构初步对Ta2 O5薄膜进行了电学性能的测试 :皮安电流电压源测试了薄膜的I U特性 ,制备出的薄膜折射率在 2 1～ 2 2 ,MIM的I