射频溅射功率对AZO薄膜结构及光电特性和热稳定性的影响

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、紫外-可见分光光度计、方块电阻测试仪和台阶仪对不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜的结晶、光学、电学性能、沉积速率以及热稳定性进行了研究。研究结果表明:不同溅射功率下沉积的AZO薄膜具有六角纤锌矿结构,均呈c轴择优取向;(002)衍射峰强和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;随溅射功率的提高,AZO薄膜的透射率有所下降,但在可见光(380～780nm)范围内平均透射率仍80%;薄膜的方块电阻随溅射功率的增加逐渐减小;功率为160～200W时,薄膜的热稳定性最好,升温前后方块电阻变化率为13%。     

衬底温度对磁控溅射法制备的Ag/AZO绒面背反电极性能的影响

通过优化薄膜硅基太阳能电池的背反电极,使背反电极表面出现均匀的类金字塔结构,能够增大入射光在结区的有效光程,提高光子的捕获率,进而会提高薄膜硅基太阳能电池的光电转换效率.本文采用磁控溅射技术在载玻片上制得Ag/AZO(ZnO:Al)导电薄膜.在控制其它溅射参量为最优化的情况下,研究了衬底温度对Ag/AZO导电薄膜光电性能及其表面形貌的影响.研究表明:随着衬底温度的增加,薄膜的雾度在可见光范围内先增大后减小;当衬底温度为500℃时,雾度取得最大值,在可见光范围内平均达到了95%以上;电阻率随着衬底温度的增加逐渐增大,且衬底温度超过500℃时电阻率急剧增大.在综合考虑其光电性能的情况下,实验得到当衬底温度为500℃时,所获得的叠层薄膜表面雾度值最好且电阻率很小,这将有助于改善太阳能电池的性能.     

氩气压强对射频磁控溅射ZnO：Al薄膜结构和性能的影响

以ZnO:Al2O3为靶材在石英玻璃衬底上射频磁控溅射制备多晶ZnO:Al(AZO)薄膜,通过XRD、AFM以及Hall效应、透射光谱等测试研究了RF溅射压强对薄膜结构、电学与光学性能的影响.分析表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,当压强为1.2Pa时薄膜的电阻率降至最低(2.7×10-3Ω·cm).薄膜在可见光区平均透射率高于90%,光学带隙均大于本征ZnO的禁带宽度.     

氩气退火对氢掺杂AZO薄膜电学性能的影响

采用射频磁控溅射法,在石英玻璃衬底上制备出了性能良好的H掺杂AZO透明导电薄膜,通过XRD、Hall、UV-Vis等测试手段,研究了氩气气氛中退火温度对薄膜电学热稳定性的影响。实验结果显示,随着退火温度的升高,薄膜中载流子的浓度和迁移率下降。分析认为,这与薄膜中氢的逸出密切相关。     

GeC薄膜的射频磁控反应溅射制备及性质

用射频磁控反应溅射法在ZnS衬底上制备了GeC薄膜,研究了工艺参数对Ge靶溅射及GeC薄膜红外透射性能的影响.衬底温度较低时GeC薄膜中含有H,形成了CH₂,CH₃,Ge-CH₃等,使薄膜产生红外吸收;随衬底温度升高,薄膜红外吸收明显减小.靶基距、射频功率、Ar:CH₄气体流量比、总气压对靶面中毒及溅射影响较大,但对GeC薄膜红外吸收影响较小.靶面中毒严重时,所制备无氢GeC薄膜附着性能差,随靶中毒减弱薄膜附着性能变好.优化工艺后,在ZnS衬底上制备了附着性能良好的无氢GeC薄膜,其折射率约为1.78,薄膜中C的含量比Ge的大,二者主要形成了C—Ge键.所制备的GeC/GaP红外增透保护膜系对ZnS衬底有良好的增透效果.关键词：GeC薄膜红外透射光谱射频磁控溅射XPS     

衬底温度对磁控溅射法制备的Ag/AZO绒面背反电极性能的影响

通过优化薄膜硅基太阳能电池的背反电极,使背反电极表面出现均匀的类金字塔结构,能够增大入射光在结区的有效光程,提高光子的捕获率,进而会提高薄膜硅基太阳能电池的光电转换效率.本文采用磁控溅射技术在载玻片上制得Ag/AZO(ZnO∶Al)导电薄膜.在控制其它溅射参量为最优化的情况下,研究了衬底温度对Ag/AZO导电薄膜光电性能及其表面形貌的影响.研究表明:随着衬底温度的增加,薄膜的雾度在可见光范围内先增大后减小;当衬底温度为500℃时,雾度取得最大值,在可见光范围内平均达到了95%以上;电阻率随着衬底温度的增加逐渐增大,且衬底温度超过500℃时电阻率急剧增大.在综合考虑其光电性能的情况下,实验得到当衬底温度为500℃时,所获得的叠层薄膜表面雾度值最好且电阻率很小,这将有助于改善太阳能电池的性能.     

温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响（英文）

随着全球资源的减少和环境的恶化,节能减排已成为人们关注的焦点,具有保温隔热功能的低辐射玻璃成为研究的热点。提高玻璃保温隔热性能最有效的方法就是在其表面涂覆低辐射率层。原材料丰富、导电性能好、可见光透过率高等优势使得Al掺杂ZnO (AZO)薄膜成为最具潜力的低辐射率层。系统研究了温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响,分析了变化机理。首先研究了在一定的温度下持续一段时间后, AZO薄膜的红外比辐射率的变化情况。然后研究了在变温环境中红外比辐射率的变化情况。采用直流磁控溅射法在室温下玻璃基片上沉积500 nm厚的AZO薄膜,将薄膜放到马弗炉中进行热处理,在100～400℃空气气氛下保温1 h,随炉冷却。采用X射线衍射仪对AZO薄膜进行物相分析,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌变化。利用四探针测试法测量AZO薄膜的电阻率,采用红外比辐射率测试仪测试薄膜红外比辐射率,可见分光光度计测量可见光谱。测试的结果表明,薄膜热处理前后均为六角纤锌矿结构,(002)择优取向。300℃及以下热处理1 h后,(002)衍射峰增强,半高宽变窄,晶粒尺寸长大。随着热处理温度的升高,薄膜的电阻率先减小后增大, 200℃热处理后的薄膜具有最小的电阻率(0.9×10~(-3)Ω·cm)。热处理温度升高,晶粒长大使得薄膜电阻率降低。热处理温度过高,薄膜会从空气中吸收氧,电阻率下降。薄膜的红外比辐射率变化趋势和电阻率的一致,在200℃热处理后获得最小值(0.48)。自由电子对红外光子有较强的反射作用,当电阻率低,自由电子浓度高的时候,更多的红外光子被反射,红外辐射作用弱,红外比辐射率小。薄膜的可见光透过率随着热处理温度的升高先减小后增大, 200℃热处理后的薄膜的可见光透过率最小,但仍高达82%。这种变化是由于自由电子浓度变化引起的,自由电子对可见光有很强的反射作用。选取未热处理和200℃热处理后的样品进行变温红外比辐射率的测量,将样品放在可加热的样品台上,位置固定,在室温到350℃的升温和降温过程中每隔25℃测量一次红外比辐射率,结果表明,在室温到350℃的温度范围内, AZO薄膜的红外比辐射率在升温过程中随着温度的上升而增大,在降温过程中减小,经过整个升、降温过程后,薄膜的红外比辐射率增大。     

金刚石薄膜质量的拉曼光谱与红外光谱判定

根据ＤｉＤｏｍｅｎｉｃｏ公式并采用计算机模拟计算了金刚石薄膜中的ｓｐ２／ｓｐ３键价比，计算中不仅考虑了ｓｐ３相及ｓｐ２相拉曼线１３３２ｃｍ－１，１５８０ｃｍ－１，同时考虑了“Ｄ”线１３５５ｃｍ－１存在，这一计算给出了金刚石薄膜质量的定量评估方法。当金刚石薄膜质量较高时，由于仪器灵敏度限制，其拉曼光谱中显示不出ｓｐ２相宽带结构情况下，无法采用拉曼光谱判定薄膜质量。在此情况下，本文提出了藉助于红外光谱计算有效电子数ｎｅｆｆ从而相对评估金刚石薄膜质量的判断技术     

温度压强对甲烷红外光谱的影响

现场天然气的温度、压强影响利用光谱数据进行定量分析的精度,对一定浓度甲烷气体的傅里叶红外光谱图随气体温度和总压强的变化规律进行了实验研究。结果表明,温度、总压强和光谱数据之间有很好的线性关系,所建温度PLS预测模型,相关系数高达0.9998,校正均方根误差(RMSEC)为0.658,验证均方根误差(RMSEP)为0.951,相对误差不超过2.79%;在一定范围内,谱带吸收强度和峰宽随温度(气体体积不变)、总压强的升高而增大,峰面积的增加量与温度、压强增加量近似成正比。     

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。     

软X射线激光用自支撑Zr滤光膜的制备及测量

 利用直流磁控溅射方法制备了质量厚度为200 μg·cm^-2,直径为20 mm的自支撑金属Zr滤光膜。用同步辐射光源和紫外可见分光光度计分别测量了滤光膜在软X射线和可见光波段的透射率,用俄歇电子能谱（AES）分析了膜中的元素含量。结果表明:Zr膜在13.9 nm波长的透射率达19%, 对可见光的抑制性能达43 dB。杂质、膜层氧化及表面污染是影响滤光膜软X射线光谱透射率的主要因素。     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜的XPS结构研究

采用射频反应磁控溅射法用高纯石墨作靶、三氟甲烷(CHF₃)和氩气(Ar)作源气体制 备了氟化类金刚石（FDLC）薄膜,通过XPS光谱结合拉曼光谱、红外透射光谱和紫外 可见光光谱研究了源气体流量比等工艺条件对薄膜中键结构、sp2/sp3杂化比以及光学带隙等性能的影响.结果表明在低功率(60W)、高气压(2.0Pa)和适当的流量比(Ar/CHF₃=2∶ 1)下利用射频反应磁控溅射法可制备出氟含量高且具有较宽光学带隙和超低介电常数的FDLC薄膜.关键词：反应磁控溅射氟化类金刚石薄膜红外透射光谱XPS光谱     

Effect of Cr and V dopants on the chemical stability of AZO thin film

The effect of the dopants of Cr and V on the optoelectronic properties of AZO thin film by pulsed DC magnetron sputtering has been investigated. We also use HCl and KOH solutions to conduct the chemical stability of AZO:Cr:V thin film. The experimental results show that the optimum AZO optoelectronic properties without Cr and V doping obtain the resistivity of 9.87 × 10⁻⁴ Ω cm, optical transmittance of 84% and surface roughness rms value of 2.6 nm. The chemical stability of AZO will increase after Cr and V doping. Under the added V = 0.19 wt.%, Cr = 0.56 wt.%, AZO:Cr:V thin film showed 52% increased chemical stability and 128% decrease in surface roughness after etching (the resistivity was 3.62 × 10⁻³ Ω cm and optical transmittance 81%). From the experimental results, the higher resistivity obtained after KOH etching compared with after HCl etching. The reason is that the Zn/Al ratio will reduce after etching and cause the AZO film carrier density to reduce as well. However, the optical transmittance obtained after KOH etching will be higher than that after HCl etching. This is because that a better surface roughness after KOH etching obtained than after HCl etching.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

采用射频（RF）反应磁控溅射法在n-Si(001)衬底上外延生长ZnO薄膜。XRD谱测量显示出较强的（002）衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴择优取向生长的。室温PL谱测量观察到了较强的紫外光发射和深能级发射。     

半导体薄膜在航天器上的应用

本文简述了在控制航天器表面充电状态中,若干种半导体薄膜的应用,讨论了应用平面磁控反应溅射方法制备氧化铟和氧化铟锡薄膜的工艺,对其透光性与制备时的气氛条件及膜厚的关系也作了说明。     

Effect of substrate bias and temperature on magnetron sputtered CrSiN films

The combine influence of substrate temperature and bias on microstructure and mechanical properties of CrSiN film was examined. The silicon content and phase constitutions of the films are independent on substrate temperature and bias. The crystal preferred orientation is controlled by substrate bias but unrelated to substrate temperature. The influence of bias (0 V to −300 V) on hardness is more obvious than that of the substrate temperature (100-500 °C).     

非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究

利用中频非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨碳膜, 采用Raman光谱、高分辨透射电子显微镜、原子力显微镜分析了薄膜微观结构和表面形貌; 采用纳米压痕仪和CSM摩擦磨损试验机测试了碳膜力学性能和摩擦学性能. 结果表明: 利用中频非平衡磁控溅射技术沉积的碳膜是一种以sp²键合碳为主、结构非晶、硬度适中、应力较低、表面粗糙度较大、摩擦性能优异的薄膜. 脉冲占空比对薄膜微观结构和性能有显著影响, 随着脉冲占空比的增大, Raman光谱D峰和G峰的强度比I_D/I_G先减小后增大, 而硬度随脉冲占空比的增大却呈现出相反的变化趋势, 即先增大后减小; 大气氛围中的摩擦性能测试表明, 本实验制备的薄膜具有优异的抗磨性能(～10^-11 cm³/N^-1. m^-1)和承载能力(～2.5 GPa). 随脉冲占空比的增大, 薄膜摩擦系数变化甚微而磨损率却呈现先显著减小后轻微增大的变化趋势. 类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的结构稳定性.