Cu_3N薄膜及其研究现状

Cu3N薄膜是近10年来研究的热点材料之一。Cu3N是立方反ReO3结构,理想立方反ReO3结构的一个晶胞中Cu原子占据立方边的中心位置而N原子占据立方晶胞的八个顶点,此结构的体心位置有一较大间隙,Cu原子以及其他原子如Pd、碱金属原子等很有可能进入此位置导致Cu3N的电学性能、光学性能等发生很大的变化,这使得该材料具有很大的潜在应用价值。Cu3N的晶格常数为0.3815nm,密度5.84g/cm3,分子量204.63,颜色呈黑绿色或红褐色,空间点群Pm3m。Cu3N薄膜在室温下相当稳定并且热分解温度较低(300℃左右),热分解前后薄膜的光学反射率有较大差别,这可使Cu3N薄膜用作一次性光记录材料。此外,Cu3N薄膜还可用作在S i片上沉积金属Cu线的缓冲层、低磁阻隧道结的阻挡层、自组装材料的模板等。

Ni掺杂对Cu_3N薄膜结构与性能的影响

采用射频反应磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Ni掺杂Cu3N薄膜,并研究了Ni掺杂对Cu3N的结构、电学性能和光学性能的影响。研究发现:Ni的加入使得Cu3N薄膜的(111)晶面向小角度偏移;随着Ni含量的增加,Cu3N薄膜的电阻率从1450×10-6Ω.cm减小到184×10-6Ω.cm,光学能隙从1.09eV增加到1.52eV。

Cr掺杂对Cu_3N薄膜结构、形貌和光学特性的影响

采用射频反应磁控溅射镀膜方法在玻璃基底上制备了Cr掺杂Cu3N薄膜,并研究了Cr掺杂对Cu3N薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。X射线衍射结果显示Cr的掺入并不会改变薄膜的择优生长方向,但是随着Cr掺杂浓度的增加,一方面衍射峰会逐渐减弱,说明Cr会抑制Cu3N的结晶和生长;另一方面衍射峰会向小角度偏移,说明Cu3N的晶格常数在逐渐增大。扫描电子显微镜结果显示随着Cr掺杂浓度的增加,颗粒尺寸逐渐变小,但一直保持球形,这与X射线衍射结果一致。吸收光谱曲线显示随着Cr掺杂浓度的增加,其吸收率在不断下降。同时Cr掺杂使得Cu3N薄膜的光学帯隙从1.498eV减小到1.0eV,实现了帯隙的连续可调。

Cu_3N薄膜制备及其性能研究

Cu3N薄膜的晶面取向、沉积速率、电学特性等性质除与制备方法有关外,还和制备工艺参数有很大关系。溅射法制备Cu3N薄膜工艺参数主要有,混合气体(N2+Ar)中氮气分压比r、基底温度T(℃)、溅射功率P(W)。为了研究Cu3N薄膜的性能与其制备工艺参数之间关系,本文采用反应射频磁控溅射法,在玻璃基底上成功制备了Cu3N薄膜,并研究了工艺参数对其晶面取向、膜厚、电学性能、沉积速率的影响。

纳米Cu_3N薄膜的制备与性能

采用柱状靶多弧直流磁控溅射法 ,10 0℃基底温度下在玻璃衬底上制备了纳米氮化铜 (Cu3N)薄膜 .用x射线衍射研究了不同氮气分压对Cu3N薄膜晶体结构及晶粒尺寸的影响 .结果显示薄膜由Cu3N和Cu的纳米微晶复合而成 ,其中Cu3N纳米微晶具有立方反ReO3结构 .通过原子力显微镜对薄膜表征显示 ,膜表面比较光滑 ,具有较低的粗糙度 .x射线光电子能谱对薄膜表面的成分分析表明 ,Cu3N薄膜表面铜元素同时以 +1价和 +2价存在 .Cu3N的Cu2p3 2 ,Cu2p1 2 及N1s峰分别位于 932 7,95 2 7和 399 9eV ,Cu2p原子自旋 轨道耦合裂分能量间距为 2 0eV .用台阶仪和四探针方法测量了薄膜的厚度及电阻率 ,薄膜的沉积速率和电阻率在很大程度上受到氮气分压的调制 .