非平衡磁控溅射沉积系统伏安特性模型研究

非平衡磁控溅射沉积系统的伏安特性对阴极溅射和薄膜沉积过程具有重要的影响.通过分析在常规磁控溅射沉积系统中非平衡磁场对于放电过程的影响，根据蔡尔得定律研究了非平衡磁场对磁控溅射沉积系统伏安特性影响的基本规律；根据模型和实验数据的对比证明模型正确表达了非平衡磁控溅射沉积系统中非平衡磁场对伏安特性影响的规律. 关键词： 等离子体 金属薄膜/非磁性 磁控溅射     

合金元素对Ag/Al界面性质影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算和分析Ag(111)/Al(111)界面体系的能量与电子结构,讨论Ag中加入的Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn合金化元素对Ag/Al界面性质的影响.结果表明:Ni原子倾向于界面处的取代位置,而Be、Mg原子倾向于靠近界面处的取代位置,Al、Ca、Sn原子倾向于远离界面处的取代位置;合金元素Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn的加入均会使Ag/Al界面的稳定性降低,其中Ca元素的影响程度最大,分离功降低到0.923 J/m~2,界面能增至0.703 J/m~2;通过电子结构计算结果分析认为,导致界面稳定性下降的主要原因应是合金化元素的加入使界面间形成的Ag-Al共价键强度降低引起.     

金刚石/铝复合材料界面性质第一性原理计算及界面反应

采用第一性原理计算和实验相结合的方法,研究了金刚石/铝复合材料的界面性质及界面反应.计算结果表明:金刚石(100)/铝(111)界面粘附功更大,相比金刚石(111)/铝(111)的界面粘附功4.14 J/m2提高了41％.同时,金刚石(100)/铝(111)界面处形成Al—C键合的趋势更强.Al—C键的引入能够促进金刚...     

微合金化元素对Fe-Al界面结合的第一性原理研究

利用第一性原理中的DFT理论研究了Fe/Al界面的能量学和电子结构,讨论了替位型掺杂的元素Zn、Mn、Ni在Fe/Al界面处的作用.结果表明:元素Zn、Mn、Ni都会优先替换界面处的Fe原子,使得界面结合能增加,体系更稳定,有利于界面的结合;跨界面的Fe原子与Al原子之间的电荷布居、键长以及差分电荷密度图的计算表明:掺杂后有利于跨界面的Fe-Al间成键,从而加强了Al层与Fe基体的结合,且结合强度由强到弱依次为:掺Zn>掺Mn>掺Ni;与实验比较吻合.最后对掺杂Zn的增韧机理加以解释.     

磁控溅射材料沉积速率的定标方法的研究

介绍了一种利用磁控溅射制备多层膜速率的定标方法。用高精度磁控溅射镀膜设备在同一块基片上先后镀制了两种周期的多层膜,用X射线衍射仪对其进行掠入射衍射测量,测量数据经线性拟合,可同时求得两种多层膜的周期,进而得到镀膜速率。与常用的定标方法相比,该方法不仅可以得到与常用定标方法相同的实验结果,而且提高了工作效率。     

Fe/Si多层膜的层间耦合与界面扩散

对以本征Si及重掺杂ｐ型和ｎ型Si作为中间层的Fe/Si多层膜的层间耦合进行研究，并通过退火，增大Fe，Si之间的扩散，分析界面扩散对层间耦合的影响. 实验结果表明，层状结构良好的制备态的多层膜，Fe，Si之间也存在一定程度的扩散，它是影响层间耦合的 主要因素，远远超过了半导体意义上的重掺杂，使不同种类的Si作为中间层的层间耦合基本 一致.进一步还发现，在一定范围内增大Fe，Si之间的扩散，即使多层膜的层状结构已经有了相当的退化，Fe/Si多层膜的反铁磁耦合强度基本保持不变. 关键词： Fe/Si多层膜 层间耦合 界面扩散     

电迁移对Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Au/Pd/Ni-P倒装焊点界面反应的影响

本文研究了150 ℃, 1.0× 10⁴ A/cm²条件下电迁移对Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Au/Pd/Ni-P倒装焊点界面反应的影响. 回流后在solder/Ni和solder/Ni-P的界面上均形成(Cu,Ni)₆Sn₅类型金属间化合物. 时效过程中两端界面化合物都随时间延长而增厚, 且化合物类型都由(Cu,Ni)₆Sn₅转变为(Ni,Cu)₃Sn₄. 电迁移过程中电子的流动方向对Ni-P层的消耗起着决定性作用. 当电子从基板端流向芯片端时, 电迁移促进了Ni-P层的消耗, 600 h后阴极端Ni-P层全部转变为Ni₂SnP层. 阴极界面处由于Ni₂SnP层的存在, 使界面Cu-Sn-Ni三元金属间化合物发生电迁移脱落溶解, 而且由于Ni₂SnP层与Cu焊盘的结合力较差, 在Ni₂SnP/Cu界面处会形成裂纹. 当电子从芯片端流向基板端时, 阳极端Ni-P层并没有发生明显的消耗. 电流拥挤效应导致了阴极芯片端Ni层和Cu焊盘均发生了局部快速溶解, 溶解到钎料中的Cu和Ni原子沿电子运动的方向往阳极运动并在钎料中形成了大量的化合物颗粒. 电迁移过程中(Au,Pd,Ni)Sn₄的聚集具有方向性, 即(Au,Pd,Ni)Sn₄因电流作用而在阳极界面处聚集.     

磁控溅射薄膜沉积速率的标定

在不同的溅射功率和溅射时间下，使用磁控溅射设备制备了系列薄膜Si／Fe（P1W，T1s）和Si/[Fe（P2W，T2s）／NiO（P3w，T3s）]10。利用小角X射线衍射测量了样品的衍射强度分布，并分别计算出了Fe和NiO在不同溅射功率下的沉积速率。实验结果表明，在测量范围内沉积速率与溅射功率之间存在线性关系。     

Au/Al2O3催化剂的UV-Vis谱研究

研究了十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) /正己醇 /水体系的W/O微乳体系中 ,几种主要实验参数对用NaBH4还原氯金酸溶液制得的金纳米粒子大小的影响。实验结果表明 :微乳体系中水与表面活性剂的摩尔比rw 在所研究的范围内对金粒子大小影响不大 ,而氯金酸溶液的浓度对金粒子大小影响较大。通过优化制备条件 ,用两种不同的方法制备了Au/Al2 O3 催化剂 ,并用紫外 可见光谱、透射电镜 (TEM)和X射线衍射(XRD)对其进行表征 ,初步考察了不同制备方法对催化剂中活性组分Au粒大小的影响     

背入射Au/ZnO/Al结构肖特基紫外探测器

设计制作了一种Au/ZnO/Al结构的紫外探测器,光的入射方式采用背入射式。ZnO薄膜是用磁控溅射在蓝宝石衬底上制备的。I-V测试表明:Au与ZnO形成了肖特基接触。得到探测器的光响应峰值在352nm,截止边为382nm,可见抑制比达一个量级。由于该探测器是一种垂直结构器件,对于进一步实现ZnO紫外探测器阵列及单光子探测有很好的研究价值。     

The influence of annealing on the properties of ZnO:Al layers obtained by RF magnetron sputtering

Al doped ZnO has been explored as a viable alternative to indium thin oxide, which is usually used as transparent electrodes' coverage but is expensive. Homogenous and durable ZnO:Al layers on glass have been obtained in radio frequency magnetron sputtering system by adjusting optimized deposition parameters, using ZnO ceramic target with 2?wt% Al₂O₃. Then, after growth process, annealing treatment has been introduced in order to improve the quality of the layers. Structural, electrical and optical properties of the obtained ZnO:Al layers are presented and discussed. From the application point of view, the best results (sheet resistance of 24 Ω/sq and transparency well above 85%) were achieved after annealing in 300?°C.     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

 采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。     

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用射频等离子体增强非平衡磁控溅射在Si100基底上沉积了金属Cu膜。研究了偏压,射频功率和磁场等沉积参数对膜性能的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和电子能谱(EM)检测了膜的表面形貌,结构和成分。结果表明,射频放电有利于表面均匀光滑、电导率高的Cu沉积膜的形成;沉积参数对沉积膜的性能有重要的影响。     

溅射功率对Mo薄膜微结构和性能的影响

实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。     

溅射功率对Mo薄膜微结构和性能的影响

 实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。     

氘在碳钨共沉积层中的滞留行为研究

运用射频磁控溅射方法, 在氘氩混合气氛中制备了含氘碳钨共沉积薄膜. 利用离子束分析方法[卢瑟福背散射(RBS)和弹性反冲(ERD)]对薄膜样品的厚度、成分、 氘含量等进行了分析; 利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM), 分别分析了薄膜的结构和表面形态. 离子束分析发现, 氘原子更易被碳原子俘获位俘获, 并且氘含量会随着沉积温度的升高而降低; 其他镀膜条件固定的情况下, 不同混合气体压强下薄膜样品中的氘浓度在5.0 Pa处有一个峰值; 拉曼光谱分析显示, 沉积温度从室温升高到725 K时, 碳钨共沉积层中的类石墨化成分增加, 同时, 非晶化的程度也加剧; 扫描电子显微镜图像表明, 随着温度的升高薄膜表面被腐蚀的痕迹消失, 但是由于应力的改变表面出现了多处的凸起. 关键词： 氘滞留 碳钨共沉积 射频磁控溅射     

Particle-in-Cell/Monte Carlo Collision simulation of planar DC magnetron sputtering

In this paper a numerical simulation of a planar DC magnetron discharge is performed with the Particle-in Cell/Monte Carlo Collision （PIC/MCC） method. The magnetic field used in the simulation is calculated with finite element method according to experimental configuration. The simulation is carried out under the condition of gas pressure of 0.665 Pa and voltage magnitude of 400V. Typical results such as the potential distribution, charged particle densities, the discharge current density and ion flux onto the target are calculated. The erosion profile from the simulation is compared with the experimental data. The maximum erosion position corresponds to the place where the magnetic field lines are parallel to the target surface.     

感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究

利用感应耦合等离子体(ICP)增强射频磁控溅射技术在Si(111)片和M2钢表面制备了ZrN薄膜,研究了基片的温度和ICP功率对ZrN薄膜的结构以及性能影响.研究发现：在基片温度≤300℃沉积的ZrN薄膜择优取向为(111);基片温度达到450℃时薄膜出现ZrN(200)衍射峰,ZrN(111)晶面的织构系数明显降低.传统磁控溅射沉积薄膜为柱状结构,当ICP为200 W,基片温度为300℃时沉积薄膜中柱状晶体消失;随着基片温度的升高,N/Zr元素比例降低,并且薄膜的电阻率下降;相对于传统溅射,ICP增强射 关键词： 感应耦合等离子体 磁控溅射 ZrN 微结构     

膜厚对直流磁控溅射Nb薄膜微结构的影响

 采用直流磁控溅射方法制备膜厚为50, 100, 200, 400, 600 nm的Nb薄膜,对薄膜的沉积速率、表面形貌、晶体结构进行了研究,并对其应力和择优取向进行了详细的分析。原子力显微镜图像显示Nb膜表面光滑、致密,均方根粗糙度达到0.1 nm量级。X射线小角衍射给出了薄膜的晶格结构、晶粒尺寸和应力情况。分析表明薄膜为多晶体心立方结构(bcc),在(110)晶面方向存在明显的择优取向,且随着薄膜厚度增大而增强。Nb膜应力先随薄膜厚度增大而增大,在200 nm时达到最大值(为1.015 1 GPa),后随薄膜厚度的增大有所减小。