磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及发光特性研究

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射、扫描探针显微镜及荧光分光光度法研究了生长温度对ZnO薄膜微观结构及光致发光特性的影响。结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;在室温下测量样品的光致发光谱(PL),观察到波长位于400 nm左右的紫光、446 nm左右的蓝色发光峰及502 nm左右微弱的绿光峰,随衬底温度升高,样品的PL谱中紫光及蓝光强度逐渐增大,同时,绿光峰的强度也表现出一定程度的增强。经分析得出紫光应是激子发光所致,而锌填隙则是引起蓝光发射的主要原因,502 nm左右的绿光峰应该是氧的深能级缺陷造成的。此外,还测量了样品的吸收谱,并结合样品吸收谱的拟合结果对光致发光机理的分析作了进一步的验证。     

Si/SiO2多层膜的Ⅰ-Ⅴ特性研究

用射频磁控溅射法制备了Si/SiO2多层膜,并对多层膜的Ⅰ-Ⅴ特性实验结果进行了拟合.分析表明,Si/SiO2多层膜的Ⅰ-Ⅴ特性由多种因素决定,单一的电流输运模型不能控制Si/SiO2多层膜的Ⅰ-Ⅴ特性,多层膜结构及氧化硅层的厚度是影响薄膜Ⅰ-Ⅴ特性的主要因素.     

聚氨酯泡沫塑料磁控溅射镀膜工艺

机械加工后的聚氨酯泡沫塑料，由于破坏了模塑成型的外表面膜层，材料本身多孔隙暴露在空气中，极易受潮、变形，孔隙吸附的气体对真空度有严格要求的镀膜造成极大困难，材质疏松不利于膜层结合，其低熔点的性质也使镀膜工艺的选择受到限制。采用合适的前处理技术和磁控溅射镀膜参数，可以在保证制造精度的前提下镀得一定厚度的不锈钢膜层，为该类产品提供有效的防护。     

MgO衬底NbN/AlN/NbN多层膜的制备

本文主要讨论磁控溅射设备制备的NbN/AlN/NbN三层结构的技术工艺,为制备All-NbN的 NbN/AlN/NbN SIS 隧道结作准备.我们在室温下利用直流磁控溅射工艺制备了单晶NbN薄膜,并对其超导电性做了初步的研究;又利用射频磁控溅射工艺制备了取向较好的AlN薄膜.我们利用磁控溅射方法制作NbN/AlN/NbN多层薄膜,然后对制备SIS隧道结进行了一些探索.     

磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜

采用溅射方法成功地制备了CaCu3Ti4O12薄膜,用原子力显微镜、x射线衍射(XRD)仪和LCR分析仪对样品进行形貌、物相结构和介电性质的研究.XRD表明,薄膜比块体的晶格常数小但晶格畸变较大;LCR测量结果显示,在相同温度下薄膜比块体的相对介电常数低,薄膜相对介电常数由低到高转变时对应的温度较高且激活能较大.分析表明:薄膜的相对介电常数较低是样品中晶相含量较低、缺陷较多使内部阻挡层电容大量减小、致密度不高引起的;薄膜中激活能的增大由膜和基底间晶格的不匹配造成膜中的内应力增大、微结构、缺陷和畴等因素决定;介电常数在低频时的急剧增大,意味着存在界面极化,它与界面的缺陷、悬挂键有关.     

真空退火对L1_0-CoPt薄膜结构、磁性及表面形貌的影响

本文利用磁控溅射的方法制备了L1_0-CoPt薄膜,研究了不同退火条件对薄膜结构、磁性以及表面形貌的影响.通过优化退火温度、保温时间以及升温速率,制备出了具有大矫顽力、高矩形比、粗糙度小的垂直各向异性L1_0-CoPt薄膜.实验发现,较高的退火温度有利于克服CoPt薄膜有序化转变所需要的能量,同时适当延长退火时间可以提高CoPt薄膜的扩散系数,从而促使无序相fcc转化为L1_0有序相fct结构.此外,退火过程中减缓升温速率可以有效减小薄膜粗糙度,从而形成平整连续膜.     

FeS2多晶薄膜电子结构的实验研究

用磁控溅射方法制各纯Fe薄膜,并硫化合成FeS2.采用同步辐射X射线近边吸收谱与X射线光电子能谱研究了薄膜的电子结构.结果表明,合成的FeS2薄膜,在费米能级附近,有较强的Fe 3d态密度存在,同时,在价带谱中2-10eV处有强度较大的S 3p态密度存在;Fe的3d轨道在八面体配位场作用下分别为t2g和eg轨道,实验中由Fe的吸收谱计算得到两分裂能级之差为2.1eV;实验测得FeS2价带结构中导带宽度约为2.4eV,导带上方仍存在第二能隙,其宽度约为2.8eV.     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO2的沉积时间及SiO2的沉积时间一定而改变薄膜厚度时,多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明:具有纳米层状结构的Au/SiO2多层薄膜在560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强,在Au颗粒浓度相同的情况下,复合薄膜光学吸收强度随薄膜厚度的增加而增强.但当金属颗粒的浓度增加到一定程度时,金属颗粒相互接触,没有观察到纳米层状结构,薄膜不显示共振吸收峰特征.用修正后的M-G(Maxwell-Garnett)理论对吸收光谱进行了模拟,得到了与实验一致的结果.     

负偏压对磁控溅射Ti膜沉积速率和表面形貌的影响

 采用直流磁控溅射加负偏压的方法制备了Ti膜,研究了不同偏压条件对Ti膜沉积速率、密度、生长方式及表面形貌的影响。随着偏压逐渐增大,Ti膜沉积速率分三个阶段变化:0~ -40 V之间沉积速率基本不变; -40~ -80 V之间沉积速率迅速降低;超过-80 V后沉积速率随偏压的下降速度又放缓。Ti膜密度随偏压增加而增大,负偏压为-119.1 V时开始饱和并趋于块体Ti材密度。加负偏压能够抑制Ti膜的柱状生长方式;偏压可以改善Ti膜的表面形貌,对于40 W和100 W的溅射功率,负偏压分别在-100 V和-80 V左右时制备出表面光洁性能较佳的Ti膜。     

低磁控溅射率MCP防离子反馈膜工艺研究

为消除反馈正离子对三代微光夜视器件光阴极的有害轰击,提高微光像增强器的工作寿命,开展了低磁控溅射率法沉积微通道板（MCP）Al₂O₃防离子反馈膜的工艺研究。通过优化制备工艺,获得了制备MCP防离子反馈膜的最佳沉积条件：溅射电压1000V,溅射气压(4～5)×10^-2 Pa,沉积速率0.5nm/min等。研究结果表明：在此工艺条件下,能够制备出均匀、致密且通孔满足质量要求的MCP防离子反馈膜。如果偏离这一最佳工艺条件,制备出的MCP防离子反馈膜膜层疏松、不连续,且通孔不能满足要求。