超薄铝膜电导特性的原位测量研究

在真空室内原位测量了磁控溅射超薄铝膜的电阻率和薄膜厚度之间的关系以及各种工艺参数对其影响，薄膜的不同厚度阶段，具有不同的导电特性。分析表明：表面和晶界对传导电子的散射是构成薄膜电阻率尺寸效应的原因．

脉冲直流等离子体增强化学气相沉积Ti-Si-N纳米薄膜的摩擦磨损特性

采用工业型脉冲等离子体增强化学气相沉积设备,通过调节氯化物混合比例控制薄膜成分,在高速钢基材表面于550℃下沉积由纳米晶TiN和纳米非晶Si3N4组成的Ti-Si-N复合薄膜;采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪分析了薄膜的结构、组成和化学状态;采用球-盘高温摩擦磨损试验机考察了薄膜同GCr15钢对摩时的摩擦磨损性能.结果表明:薄膜的Si含量在0%～35%范围内变化,随着Si含量增大,薄膜沉积速率增大,但薄膜由致密形态向大颗粒疏松态过渡;薄膜的晶粒尺寸为7～50nm;Ti-Si-N薄膜的显微硬度高于TiN的硬度,最高可达60GPa;引入少量Si可以显著改善TiN薄膜的抗磨性能,但薄膜的摩擦系数较高(室温下约0.8、400℃下约0.7);随着Si含量的增加,Ti-Si-N薄膜的耐磨性能有所降低,其原因在于引入导电性较差的Si元素使得薄膜的组织变得疏松.

超薄金属膜的电导特性

在Ｆ－Ｓ理论的基础上，考虑表面和晶界的散射，给出了超薄金属膜的电导率与厚度的关系式，与超薄铝膜的电导率随厚度变化的实验结果对比表明。

超薄金属透明导电膜及其应用研究进展

透明导电薄膜被广泛地应用于显示、太阳能电池、发光二极管等光电子器件。近年来,随着信息技术和新材料的不断革新,柔性电子器件在显示、能源及可穿戴等领域得以迅速发展,这对透明导电薄膜的柔性化提出了新的挑战。相比于其他类型柔性透明导电薄膜,超薄金属导电薄膜具有柔性好、导电性好、光电性能均匀、稳定性好、成本低和可大规模制备等优点,有望成为替代ITO的理想材料。超薄金属薄膜的生长和其光电特性息息相关。与常规电介质衬底相比,金属普遍具有较大的表面能,因而金属薄膜在衬底表面通常按照岛状模式生长,阈值厚度高。对薄膜厚度低于阈值厚度的金属薄膜而言,在电学特性方面,纳米团簇形貌使电子在薄膜晶界和表面被过多散射,电子迁移率受到抑制,从而导致电阻率较高。而在光学特性方面,离散的纳米团簇也会引起局域表面等离子体共振,使超薄金属薄膜的透过率曲线在特定波长处明显下降。尽管进一步增加薄膜厚度可以降低电阻率,但厚度的增加会使透过率下降。因此,金属薄膜的超薄、低阈值厚度连续生长是同时获得良好的光学和电学特性的关键。已有的降低超薄金属薄膜阈值厚度的方法包括添加氧化物缓冲层和金属种子层、表面处理、掺杂及低温沉积等。其中添加氧化物的方法因可选择材料种类丰富、制备工艺简单可控等优点,成为制备超薄金属薄膜最普遍的方法;引入金属种子层和掺杂的方法可有效提高金属薄膜的润湿性,然而,其他金属的引入会带来薄膜光学损耗的问题;表面处理的方法对薄膜光学性能的影响较小,其利用聚合物分子层的官能团与金属原子间的键合作用抑制金属原子的扩散;对温度精确控制的要求较高和设备昂贵使低温沉积法的推广面临挑战。本文概述了超薄金属透明导电薄膜的最新研究进展,归纳总结了超薄金属薄膜的生长模式、电学特性和光学特性,重点介绍了降低超薄金属薄膜阈值厚度、实现薄膜连续化生长的多种方法及原理,分析了超薄金属薄膜在太阳能电池、OLEDs、长程表面等离子体激元波导以及Low-E涂层领域的应用情况。最后讨论了超薄金属透明导电膜未来的发展方向。