低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备,研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响.新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相.经300℃/1h热处理后,薄膜内出现单斜结构VO2,薄膜具有相变特性;保持热处理时间不变,升高热处理温度至360℃,薄膜表面变得致密,致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应,VO2成分含量与300℃/1h处理时的含量接近;增加热处理温度并延长热处理时间,如热处理条件为320℃/3h时,薄膜内VO2成分大量增多,电阻值变化幅度超过两个数量级;在300～360℃的热处理温度区间内,薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变,相变性能变好,但对VO2的单斜金红石结构没有影响.     

磁控溅射法在玻璃基片制备VO_2薄膜的结构与性能

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了VO2薄膜。采用XRD、AFM和红外光谱仪研究了不同基片温度所得薄膜的结构、光学性能和相变特性。实验结果表明,薄膜的结晶程度随基片温度的增加而增加,并且VO2具有(011)择优取向。基片温度在400℃以上的VO2薄膜均出现较好的相变特性,500℃时的薄膜相变特性最佳。薄膜的红外透过率随着沉积温度的增加而逐渐增加。     

退火气氛对SnO2薄膜结构与成分的影响

研究了低氧分压反应溅射法生长的SnO2薄膜于600℃ O2气氛和Ar气氛退火处理后的表面形貌、晶体结构以及表面成分,发现经氧化性气氛退火处理的SnO2为具有金红石结构的表面多孔薄膜.相比较而言,Ar气氛退火处理后的SnO2薄膜表面较为致密,相结构包含朱氧化完全的β-Sn.XPS分析进一步表明,氧化性气氛退火形成单一组分的SnO2,而惰性气氛退火后薄膜表面含有Sn、SnO和SnO2.另外,研究还发现薄膜表面吸附氧形态与退火气氛有关.     

透明导电CdIn2O4薄膜透光率和Seebeck效应的研究

利用直流磁控反应溅射法在Ar和O2气氛中从Cd-In合金靶上制备了三元化合物CdIn2O1薄膜(CIO),研究了不同氧浓度、基片温度和退火处理对CIO薄膜的透光率的影响以及由温差所产生的Seebeck效应,结果表明:氧浓度、基片温度越高,透光率越高;退火处理进一步提高了透光率,在可见光区域内膜的最高透光率高达95%.研究还发现,CIO薄膜的Seebeck效应非常的明显,温差电动势率最高值达0.16mV/K,这在实际应用方面有参考价值.     

原子层沉积制备VO_2薄膜及特性研究

原子层沉积(ALD)技术在制备薄膜时因具有厚度精确可控、三维均匀性好以及可以实现大面积成膜和低的成膜温度等优点而使其在各个领域受到广泛关注。本文采用ALD技术,以VO(acac)2和O2分别为钒源和氧源,使用不同的沉积温度(420~480℃)和退火条件(自然冷却、4和8h程序降温)在玻璃基底表面制备VO2薄膜。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射以及扫描电镜对薄膜的价态、结晶状况及表面微观形貌进行表征;通过四探针测试仪对所制备薄膜的半导体-金属相变特性进行了研究。实验结果表明:VO2薄膜相变特性与其微观结构和晶体取向有着直接关系。选择ALD脉冲时序为[10s-20s-20s-20s],循环周期数为300,在450℃沉积且采取自然冷却所制备的VO2薄膜结晶状态良好,相变前后薄膜方块电阻突变量大,具有良好的热致相变特性。因此,该ALD技术可以制备相变特性较好的VO2薄膜。     

磁控溅射制备纳米TiO2半导体薄膜的工艺研究与晶型分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜.采用X射线衍射仪、Ranman光谱仪和原子力显微镜研究退火温度对薄膜晶体结构和表面形貌的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响.结果表明:磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火,发现300℃退火薄膜没有结晶,薄膜表面呈圆形离散的颗粒状;400℃退火出现锐钛矿结构,是连续的致密均匀薄膜;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,(101)方向开始优先生长,空隙率变大,且锐钛矿结构更完整.随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197 cm-1,出现了Eg振动模式.和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的.氩氧比分别为9:1、7:3和6:4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7:3时结晶要完善些.     

直流反应磁控溅射法制备CdIn2O4薄膜的光电性能研究

利用直流反应磁控溅射法制备了CdIn2O4(CIO)薄膜,研究了氧浓度、基片温度、溅射时间和退火处理对薄膜光电性能的影响.结果表明电阻率随着氧浓度的增加和溅射时间的减小而增加,随着基片温度的升高先减小后增加;透光率随着氧浓度、基片温度的增加和溅射时间的减小而增加.退火处理后,薄膜的电阻率降低,光吸收边发生"蓝移".点缺陷对薄膜的光电性能产生重要影响,光吸收边的移动是"Burstein-Moss"效应和多体效应共同作用的结果.综合实验结果和理论研究,推荐了直流反应磁控溅射法制备CIO薄膜的最佳条件.此条件下制备薄膜的电阻率为2.95×10-4 Ω·cm,波长为628 nm时薄膜的透光率高达91.7%.     

基片温度对反应射频磁控溅射法制备掺杂CeO2电解质薄膜的影响

利用Gd/Ce镶嵌复合靶、采用反应射频磁控溅射技术制备了Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,重点探讨了基片温度对薄膜物相结构、沉积速率及生长形貌的影响.分析结果表明,不同温度下制备的薄膜中,立方面心结构GDC固溶体相占主导,同时存在少量体心立方结构Gd2O3中间相;GDC薄膜的生长取向随基片温度而变化,200℃时,无择优取向,500℃时薄膜呈现(220)织构,700℃则为(111)择优取向;薄膜沉积速率随基片温度呈阶段性规律变化,(220)方向择优生长越显著,沉积速率越高,薄膜粗糙度越大;AFM分析表明,薄膜为岛状生长,随温度升高,表面生长岛尺寸增大,岛密度变小.     

离子束辅助沉积Al2O3薄膜的微观状态及其物理特性研究

本文利用透射电子显微镜、原子力显微镜、X光电子能谱等微观分析手段 ,系统研究了氧离子束辅助离子束沉积方法制备的Al2 O3 薄膜的化学成分、微观结构、表面形貌及其随退火温度的变化 ,并对Al2 O3 薄膜折射率、显微硬度和膜基结合强度等物理特性及其随沉积温度的变化进行了详细研究。研究发现 :用离子束辅助沉积制备的薄膜基本满足Al2 O3 的标准成分配比 ;在沉积温度低于 5 0 0℃制备的Al2 O3 薄膜以非晶Al2 O3 相a Al2 O3 为主 ;Al2 O3 薄膜的表面粗糙度、折射率、显微硬度随沉积温度的增加而增加 ;当沉积温度高于 2 0 0℃时 ,薄膜与基体间的膜基结合强度将随沉积温度的增加而下降。分析表明 :薄膜表面形貌与晶体内部的结构相变有关 ,薄膜的退火相变途径为a Al2 O380 0℃ γ Al2 O310 0 0℃ γ Al2 O3 +α Al2 O312 0 0℃ α Al2 O3 。     

离子束辅助沉积A12O3薄膜的微观状态及其物理特性研究

本利用透射电子显微镜、原子力显微镜、X光电子能谱等微观分析手段，系统研究了氧离子束辅助离子束沉积方法制备的Al2O3薄膜的化学成分、微观结构、表面形貌及其随退火温度的变化，并对Al2O3薄膜折射率、显微硬度和膜基结合强度等物理特性及其随沉积温度的变化进行了详细研究。研究发现：用离子束辅助沉积制备的薄膜基本满足Al2O3的标准成分配比；在沉积温度低于500℃制备的Al2O3薄膜以非晶Al2O3相a—Al2O3为主；Al2O3薄膜的表面粗糙度、折射率、显微硬度随沉积温度的增加而增加；当沉积温度高于200℃时，薄膜与基体间的膜基结合强度将随沉积温度的增加而下降。分析表明：薄膜表面形貌与晶体内部的结构相变有关，薄膜的退火相变途径为a—Al2O3800℃→γ-Al2O31000℃→γ-Al2O3 α-Al2O31200℃→α-Al2O3。