直流磁控溅射Au膜的微观应变研究

采用直流磁控溅射技术在室温下制备了厚度为108.4和215.6 nm的Au膜,膜厚由椭偏仪测定.利用常规CBD扫描模式对Au膜微结构进行分析,并采用剖面分析直接法测定Au膜的微观应变.X射线衍射(XRD)分析表明,Au膜在平行于基片表面沿<111>方向择优生长;衍射线剖面的宽化主要由晶格畸变所致.厚度为215.6 nm Au膜的微观应变量为0.065,比108.4 nm Au膜(0.055)略大.     

氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究

用溅射法在Si片上制备了厚度为140nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德-洛伦茨谐振子(Drude Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8eV和4.2eV。并在1.5~4.5eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。     

超薄Ag膜的椭偏光谱建模及解谱

用直流溅射法制备了6个不同厚度的超薄Ag膜。结合超薄Ag膜的结构特点,采用了Drude模型联合Lorentz Oscillator模型的解谱方法,得到1~6号样品的厚度分别为4.0,6.2,12.5,26.2,30.0和40.6 nm。从拟合结果的消光系数k图谱中发现,在1号到4号样品中分别于430,450,560和570 nm处出现了表面等离子体共振峰(SPR),随膜厚的增加共振峰宽化且峰位红移。最后,利用SPR理论计算出不同厚度Ag薄膜等离子体共振峰出现的位置,并和实验结果进行了比较。     

Cu-MgF2复合纳米金属陶瓷薄膜的电导特性研究

用射频磁控共溅射法制备了Cu体积分数分别为 10 % ,15 % ,2 0 %和 3 0 %的Cu MgF2 复合金属陶瓷薄膜 .用x射线衍射、x射线光电子能谱和变温四引线技术对薄膜的微结构、组分及电导特性进行了测试分析 .微结构分析表明 :制备的Cu MgF2 复合薄膜由fcc Cu晶态纳米微粒镶嵌于主要为非晶态的MgF2 陶瓷基体中构成 ,Cu晶粒的平均晶粒尺寸随组分增加从 11 9nm增至 17 8nm .5 0— 3 0 0K温度范围内的电导测试结果表明 :当Cu体积分数qM 由 15 %增加到 2 0 %时 ,Cu MgF2 复合薄膜的电阻减小了 8个量级 ,得出制备的复合薄膜渗透阈qCM 应处于 15 %和 2 0 %之间 .qM 在 10 %和 15 %之间的薄膜呈介质导电状态 ,而在 2 0 %和 3 0 %之间的薄膜则呈金属导电状态 .从理论上讨论了复合薄膜中杂质电导和本征电导的激活能及其对电导的贡献 ,并讨论了Cu MgF2 复合纳米金属陶瓷薄膜的渗透阈 ,得到了和实验一致的结果     

射频反应磁控溅射制备ZnO薄膜的微结构及其光学性能

采用射频反应磁控溅射技术在石英和Si衬底上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,样品的氧氩流量比分别为10:40,20:40,30:40,40:40.利用X射线衍射仪、表面轮廓仪、原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究了样品的微结构与光学特性.研究表明:氧氩流量比为30:40的样品结晶质量最好.所制备的ZnO薄膜的可见光平均透射率均大于87%.随着氧氩流量比的增大,薄膜的透射率呈非单调变化,氧氩流量比为30:40的样品在可见光范围的平均透射率可达93%.光学带隙随着氧氩流量比的增大,先增大后减小.与块材ZnO的带隙(3.37 eV)相比,ZnO薄膜的带隙均变窄.     

Photocatalytic degradation of methyl orange by nano-TiO_2 thin films prepared by RF magnetron sputtering

Nano-TiO2 thin films are deposited by radio frequency （RF） magnetron sputtering using TiO2 ceramic target and characterized by X-ray diffractometer, atomic force microscope, and ultraviolet-visible spectrophotometer. The photocatalytic activity is evaluated by light-induced degradation of methyl orange solutions （5, 10, and 20 ppm） using a high pressure mercury lamp as the light source. The film is amorphous, and its energy gap is 3.02 eV. The photocatalytic degradation of methyl orange solution is the first-order reaction and the apparent reaction rate constants are 0.00369, 0.0024, and 0.00151 for the methyl orange solution concentrations of 5, 10, and 20 ppm, respectively.     

椭圆偏振光谱法教学中的解谱建模渗透

利用椭偏光谱技术可以快速准确地获得薄膜的厚度、光学常数等信息,在材料学本科及研究生相关专业的教学中占有重要地位.但教学中大多注重理论原理分析,而对于椭偏解谱建模较少涉及.本文较全面地介绍了解谱中常用的各种模型并详细阐述了各自的适用范围,进一步通过应用实例系统研究了椭偏解谱建模的方法和技巧.     

退火温度对TiO2薄膜结构、组分和光学性能的影响

利用射频磁控溅射,在硅和石英基底上制备了厚度为150 nm的TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-vis)和光致发光谱(PL)等多种测试分析技术,研究退火温度对TiO2薄膜结构、组分及光学性能的影响.研究结果表明,未退火薄膜为无定型结构;随着退火温度的升高薄膜的金红石相含量逐渐增加,并沿(110)晶面择优取向.能隙也由退火前的3.03 eV逐渐增加到900℃退火后的3.18eV.对于TiO2薄膜催化活性最优的退火温度应为800℃.     

退火对Si(111)衬底上ZnO薄膜的结构和发光特性的影响

采用磁控溅射法在硅(111)衬底上制备了C轴高度取向的ZnO薄膜,并研究了退火温度和氧气气氛对ZnO薄膜晶体质量、晶粒度大小和光致发光谱的影响。X射线衍射表明,所有薄膜均为高度C轴择优取向,当退火温度低于900℃时,随着退火温度的升高,薄膜的取向性和结晶度都明显提高。室温下对ZnO薄膜进行了光谱分析,退火后的样品均可观测到明显的紫光发射。在一定的退火温度范围内,还可以观测到明显的紫外双峰。空气中退火的样品,当退火温度达到或高于600℃还可观测到绿光发射。实验结果表明,发光峰强度随退火温度和氧气气氛不同而不同,通过改变退火时的温度和氧气气氛可以改变ZnO薄膜的微结构和发光性质。     

椭偏仪测薄膜厚度实验存在的问题

薄膜科学与技术是当前高科技中的一个领域,在目前各高等院校开设的近代物理实验课程中均有用反射型椭偏仪测量薄膜厚度及折射率的内容。然而,本实验内容的安排却存在一个问题,只能确定膜厚在第一周期以内的值而不能由实验数据本身确定膜厚的周