Facing targets sputtered iron nitride gradient films

Iron nitride film is a qualifed material for high-density magnetic recording head for its excellent magnetic properties and good corrosion resistance. It is well known that there are four iron nitride phases, α″-Fe16N2, γ′-Fe4N, ε-FexN,（2【x≤3） and ζ-Fe2N. Their saturation magnetization （Ms） and Curie temperature decrease with the increase of

Influence of Ti on Microstructure and Magnetic Properties of FePt Granular Films

在室温下,应用对靶直流磁控溅射设备在普通玻璃基片上制备了FePt(30 nm)／Ti(t nm)颗粒膜样品,随后,在真空中进行了原位退火。详细研究了Ti衬底层对FePt颗粒膜的微结构和磁特性的影响。X射线衍射图谱表明样品形成了较有序的L10织构,Ti和FePt形成了三元FePtTi合金。当Ti层厚度t=5 nm、退火温度Ta=500℃时,样品具有高度有序的L10织构、小的颗粒尺寸和优异的磁特性。矫顽力超过了6．7 kOe,饱和磁化强度为620emu／cc。并且具有较小的开关场分布。结果表明FePt／Ti颗粒膜系统可作为超高密度磁记录介质的候选者。

氮化铁梯度薄膜的制备

用对向靶溅射仪制备了具有梯度结构的氮化铁薄膜材料．卢瑟福背散射分析结果表明，铁、氮两种原子的密度沿膜厚度方向呈梯度变化．在薄膜中有ζ－Ｆｅ２Ｎ，ε－ＦｅｘＮ（２＜ｘ＜３），γ′－Ｆｅ４Ｎ和α″－Ｆｅ１６Ｎ２等物相．振动样品磁强计测试结果表明部分梯度膜的饱和磁化强度值接近纯铁膜，膜面富铁的梯度样品的矫顽力与基底富铁的梯度样品的矫顽力相差很大。

对向靶溅射制备CN膜的键态

使用对向靶溅射系统制备ＣＮ 膜． 研究了膜的结构和Ｃ与Ｎ 之间的键态．膜为非晶结构，Ｎ／Ｃ随Ｎ２ 分压增大而增大，Ｎ 与Ｃ的键合优先形成Ｎｓｐ２Ｃ，Ｎｓｐ３Ｃ的含量随Ｎ／Ｃ上升而增大．Ｎ 含量进一步增大时， 出现新的键态，Ｎｓｐ３Ｃ含量下降．

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.

常温直流对靶溅射制备高TCR氧化钒薄膜

常温下用直流对靶磁控溅射的方法在玻璃基片上制备出了高电阻温度系数(TCR)氧化钒薄膜.通过设计正交试验,系统分析了Ar和O_2的标准体积比、溅射功率、工作压强和热处理时间对氧化钒薄膜TCR的影响.对最佳工艺条件下制得的薄膜进行电阻温度特性测试,TCR达到-3.3%/K,室温方块电阻为28.5kΩ,个别样品的TCR达到-4%/K以上.扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)的形貌分析显示,这种制备方法结合适当的退火可以制备出氧化钒多晶薄膜,晶粒尺寸在纳米数量级.X射线光电子能谱(XPS)分析发现,高TCR薄膜样品中钒的总体价态接近+4价.所有结果表明,制得的氧化钒薄膜电性能满足红外探测器的要求,且该工艺能与CMOS工艺兼容.

退火温度对磁控溅射TiO_2薄膜结构及性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了TiO2薄膜,分别在450,℃、500,℃和550,℃条件下对TiO2薄膜进行退火处理;利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试手段分析了不同退火温度对TiO2薄膜晶体结构与表面形貌的影响.以异丙醇(iso-propanol,IPA)为目标物,研究了所制备TiO2薄膜的光催化性能,并分析了该气相光催化反应机理.同时在氙灯照射下,测试了TiO2薄膜的光电流以分析其光电性能.结果表明:当退火温度由450,℃升至550,℃时,TiO2薄膜由纯锐钛矿结构转变为金红石与锐钛矿型混晶结构,其表面形貌则变化不大;TiO2薄膜光催化性能与光电性能均随退火温度的升高而提高,经550,℃退火的TiO2薄膜可将IPA高效降解为丙酮和CO2,其光电流可达0.7,mA并保持稳定.

对向靶溅射制备NiCr-NiSi薄膜热电偶的动态特性研究

用对向靶溅射制备NiCr－NiSi薄膜热电偶，实现了薄膜成分与靶材基本一致。对热电偶进行动态特性测试表明，薄膜热电偶的时间常数τ随膜厚变薄而减小，并对此进行讨论。

红外微测辐射热计用纳米氧化钒薄膜的制备和性能研究

具有优异热敏性能的氧化钒薄膜材料是红外测辐射热计的首选热敏电阻材料,合适的薄膜电阻及高温度电阻系数的氧化钒薄膜的制备是实现高探测率红外测辐射热计的保证．利用新型对靶反应磁控溅射工艺制备了具有纳米颗粒的氧化钒薄膜材料,确定了最佳工艺参数．对其组成、结构和性能进行了分析,原子力显微镜AFM形貌分析表明薄膜具有均匀致密的表面,X射线光电子能谱分析XPS确定了其组成成分主要为V_2O_5、VO_2和少量的V_2O_3．在常用作微测辐射热计结构层材料的氮化硅基底上,该薄膜材料在室温附近具有合适的薄膜电阻(大约为每方14 kΩ)以及高的温度电阻系数(-3．17%/℃),有望适用于非致冷红外测辐射热计探测器．

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.

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。

掺杂Ti对Fe－N薄膜结构与磁性的影响

用对向靶溅射仪制备出含多量Ｆｅ（１６）Ｎ２相的（Ｆｅ，Ｔｉ）－Ｎ薄膜，研究了掺杂Ｔｉ对Ｆｅ－Ｎ薄膜结构与磁性的影响，在溅射Ｆｅ－Ｎ薄膜时加入适量的Ｔｉ可提高Ｆｅ－Ｎ薄膜中Ｆｅ（１６）Ｎ２相的含量．Ｔｉ含量（原子分数）在０—２５％时薄膜饱和磁化强度均高于纯Ｆｅ的值；Ｔｉ浓度为１０％时，薄膜磁化强度高达２．６８Ｔ，比纯Ｆｅ的饱和磁化强度值高２０％．

在石英纤维丝上对向靶材直流反应磁控溅射沉积氧化铝薄膜

采用对向靶材直流反应磁控溅射法,以金属铝为靶材,高纯氧为反应气体,在石英纤维丝上沉积了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的晶体结构、化学组成和表面形貌进行了研究.结果表明,室温沉积的氧化铝薄膜具有无定形结构,其组成为非化学计量比的氧化铝.场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)显示在石英纤维丝上沉积的氧化铝薄膜致密且平整.沉积氧化铝薄膜的单根石英纤维丝的拉伸强度提高了1.85倍.

对向靶溅射TiN薄膜的结构和物性

利用对向靶溅射（ＦＴＳ）沉积出（１１１）择优取向的单相ＴｉＮ膜，膜硬度（ＨＶ）最高可达３８００，择优取向随基板偏压增高，可由（１１１）转向（２００），晶格常数随氮气分压增高而增大，这是氮原子进入四面体间隙引起的。

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属－半导体相变特性氧化钒薄膜的制备，研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响。新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相。经300℃／1h热处理后，薄膜内出现单斜结构VO2，薄膜具有相变特性；保持热处理时间不变，升高热处理温度至360℃，薄膜表面变得致密，致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应，VO2成分含量与300℃／1h处理时的含量接近；增加热处理温度并延长热处理时间，如热处理条件为320℃／3h时，薄膜内VO2成分大量增多，电阻值变化幅度超过两个数量级；在300～360℃的热处理温度区间内，薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变，相变性能变好，但对VO2的单斜金红石结构没有影响。

对向靶溅射高炮和磁化强度(Fe,Ti)-N薄膜

本实验用对向靶溅射仪分别在Si（100），NaCl单晶衬底上成功地制备出具有高炮和磁化强度的（Fe，Ti）－N薄膜，研究了氮气分压和衬底温度对薄膜结构与磁性的影响。氮气分压为0．04～0．07Pa，衬底温度为100～150℃时，有利于Fe_(16)N_2相的形成，在此条件下制备的（Fe，Ti）－N薄膜的饱和磁化强度为2．3～2．46T，超过纯Fe的饱和磁化强度值。

氮化铁梯度薄膜的制备和磁性研究

用对向靶溅射方法制备出氮化铁梯度薄膜。利用X射线光电子能谱（XPS）对样品进行了深度剖面分析：铁原子和氮原子的百分含量沿膜厚方向呈梯度变化。X射线衍射表明膜中含有α－Fe，α”－Fe16N2，ε－FexN（2＜x≤3）和ξ-FeN各相。随着氮分压增加，膜中含氮量高的相比例亦增加，饱和磁通密度逐渐降低。

对向靶溅射α″-Fe_(16)N_2薄膜结构及其热稳定性

用对向靶反应溅射法制备了α″- Fe1 6 N2 薄膜 ,用 X射线衍射 (XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计 (VSM)对α″- Fe1 6 N2 的结构、磁性以及结构的热稳定性进行了分析讨论 .结果表明 ,随退火温度的升高 ,α″- Fe1 6 N2 相逐渐分解为 α″- Fe和 γ′- Fe4N两相 .对磁性的分析表明 ,造成饱和磁化强度存在较大差异的原因与其内在的结构差别有很大的关系 .

Ti含量对FePt/Ti_x(FePt)_(100-x)薄膜微结构和磁特性的影响

应用直流对靶磁控溅射法在玻璃基片上沉积了FePt/Tix(FePt)100-x薄膜,并在真空中进行原位退火.研究表明,衬底层Ti含量对FePt/Tix(FePt)100-x薄膜的微结构和磁特性影响很大.在退火温度为550℃,衬底层中的Ti含量为78%条件下,FePt形成了高度有序的L10织构,表面颗粒尺寸分布均匀,粒径减小到11 nm,矫顽力达到最大.

用新型双对靶溅射仪制备的Fe/Ti多层膜的结构特征

在原FTS-Ⅰ型对向靶溅射基础上，设计制作了DFTS－Ⅱ型双对靶溅射仪，它具有低温、高速、成分偏离小和连续均匀溅射的特性，能够同时或交替溅射不同材料。使用DFTS－Ⅱ制备的Fe／Ti多层膜具有良好的周期调制结构，层内结构是以Fe（110）bcc相为主的Febcc多晶和Ti（0002）hcp取向生长的，但在Fe／Ti多层膜Fe／Ti的界面存在扩散驰豫现象。