磁控溅射制备五氧化二钒薄膜的研究

采用射频磁控溅射的方法,在不同条件下制备了氧化钒薄膜样品,分别在不同温度条件下做了退火处理,并对退火前后样品做了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光扫描共聚焦显微镜测试与分析,旨在得出制备良好的V2O5 薄膜的条件。     

磁控溅射工艺对二氧化钒薄膜生长及场致相变性能的影响

为揭示VO2薄膜场致相变规律,指导氧化钒工业化规模制造与应用,使用磁控溅射直流溅射工艺在蓝宝石衬底上制备了VO2薄膜。对薄膜进行了XRD及SEM测试,分析了溅射氧分压、溅射温度及溅射压强对晶体组份、晶粒的生长趋势及晶体表面结构的影响规律。对VOx薄膜的场致相变特性进行了测试研究,分析了VOx薄膜的导电开关特性,总结了溅射氧氩比对其临界相变电场区间及电导率变化倍数的影响规律。得出结论,基片温度对成膜速度和晶粒大小及晶粒间隙有很大影响,溅射气压对薄膜表面晶体生长的均匀性影响显著,氧分压是影响薄膜组份的重要因素,氧氩比会影响薄膜的场致相变电导率变化倍数和临界相变电压区间。     

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.     

直流反应磁控溅射法制备VO_2薄膜

VO2是一种相变材料.发生相变时,VO2的电阻、透过率、反射率都会发生显著的变化;反应磁控溅射法是制备VO2薄膜的一种比较理想的方法.文中,重点讨论氧氩气质量流量比m(O2)/m(Ar)、基片温度以及沉积后薄膜的退火处理对制备薄膜成分、结构和性能的影响.通过分析得出m(O2)/m(Ar)比在113和112间具有较高的VO2含量;基片温度在250℃时具有较佳的VO2结晶特性;450 ℃保持2 h的真空退火处理可以改变薄膜成分和结构,使高价的V2O5薄膜还原到四价的VO2,且明显减少薄膜的氧缺陷,提高氧原子的含量,减少空洞,增加晶粒尺寸提高膜的致密度.     

不同靶材制备ZrW_2O_8薄膜的对比研究

分别采用摩尔比n(WO3):n(ZrO2)=2.8:1复合陶瓷靶材、纯ZrW208陶瓷靶材以及WO3和ZrO2双靶,以射频磁控溅射法在石英基片上沉积制备ZrW2O8薄膜.利用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了退火温度对采用不同靶材沉积制备薄膜的相组成和表面形貌的影响;用划痕仪、表面粗糙轮廓仪测量薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度.试验结果表明:采用不同靶材磁控溅射制备的薄膜均为非晶态,经过不同温度退火后,不同靶材制备的薄膜的相组成和表面形貌有所不同,但在高温1200℃热处理3 min后均得到立方相ZrW2O8薄膜,其中采用WO3和ZrO2双靶交替磁控溅射制备的立方相ZrW2O8薄膜纯度最高,致密度好,且薄膜与基片之间结合力良好.     

晶粒尺寸对氧化钒薄膜电学与光学相变特性的影响

采用直流对靶磁控溅射方法制备氧化钒薄膜,通过改变热处理温度获得了具有不同晶粒尺寸的相变特性氧化钒薄膜,对氧化钒薄膜相变过程中电阻和红外光透射率随温度的突变性能进行研究.结果表明:经300℃和360℃热处理后,薄膜内二氧化钒原子分数达到40%,氧化钒薄膜具有绝缘体-金属相变特性,薄膜的晶粒尺寸分别为50nm和100nm;...     

氧化钒薄膜的厚度对薄膜电学特性的影响

利用直流反应磁控溅射法在表面覆盖有Si3N4薄膜的Si(100)基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜.用光谱式椭偏仪对薄膜的厚度进行了测试.采用四探针测试系统对制备的薄膜进行了方阻和方阻温度系数的分析,发现薄膜的厚度对薄膜的电学特性有很大的影响.实验结果表明氧化钒薄膜的厚度调整可作为调控氧化钒薄膜性能的一种重要工艺手段.     

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。     

二氧化钒薄膜材料相变临界场强调控方法研究

采用无机溶胶-凝胶法并结合真空退火工艺在Al_2O_3陶瓷基片上制备了二氧化钒及其他价态钒氧化物共存的薄膜材料。研究了退火时间对VO_2、V_2O_5、V_6O_(13)、V_6O_(11)等价态成分和含量的影响以及对薄膜的相变临界温度和相变临界电场强度的影响。实验采用的退火时间分别为10h、8h及6h,得到的薄膜的相变临界电场强度分别为1.8 MV/m、0.8 MV/m及0.4 MV/m,相变场强降低75%以上,且随着电场强度相变点的降低,薄膜材料相变点前后电阻变化倍数也降低,但相变临界温度没有明显变化。研究结果表明:通过控制真空退火时间能够实现对电场强度相变点的有效调控,利用该方法可以研制不同相变临界场强的薄膜材料,以适应不同电磁环境的防护应用要求。     

V2O5熔体的微量氧化还原研究

将700、800、1100℃三种温度下的V2O5熔体制得V2O5溶胶,在非晶玻璃基片上将V2O5溶胶制成V2O5凝胶薄膜试样。通过对V205凝胶薄膜试样的电阻随温度的变化测试和电子能谱（ESCA）和X射线衍射分析发现V2O5凝胶薄膜中有四价钒的存在,本文从V2O5熔体的微量氧化还原和晶体结构的角度分析讨论了微量氧化还原影响钒离子价态变化的机理。     

氧化钒薄膜作为锂离子微电池阴极膜的磁控溅射技术的制备

研究了用磁控溅射系统来制备氧化钒薄膜,通过优化工艺条件制备出可用作锂离子微电池阴极膜的非晶态五氧化二钒（α-V2O5）薄膜。并使用X射线衍射（XRD）与X射线光电子谱（XPS）来表征薄膜的晶向及化学组分。结果表明通过调节氧气以及氩气的流量、基片的温度和溅射功率,可以制备出高纯度的α-V2O5薄膜。而且,半电池体系V2O5/LiPF6/Li被构造用于表征在锂电池中作为阴极膜的五氧化二钒（α-V2O5）的电学性质。在此电池系统经过10个循环放电后,薄膜放电电容趋于稳定值。     

不同射频溅射功率下直接制备Ca2Si薄膜

磁控溅射系统在恒定Ar气压和Ar气流流量下,使用不同射频溅射功率在Si（100）衬底上分别沉积Ca薄膜;随后,800℃真空退火1 h.立方相的Ca2Si薄膜首次、单独、直接生长在Si（100）衬底上.实验结果指出,在多相共生的Ca-Si化合物中,沉积Ca薄膜时的射频溅射功率影响了立方相Ca2Si薄膜的质量;最优化的溅射功率是85 W.另外,退火温度为800℃时,有利于单一相Ca2Si的独立生长.并且,退火时间也是关键因素.     

不同射频溅射功率下直接制备Ca_2Si薄膜(英文)

磁控溅射系统在恒定Ar气压和Ar气流流量下,使用不同射频溅射功率在Si(100)衬底上分别沉积Ca薄膜;随后,800℃真空退火1 h.立方相的Ca2Si薄膜首次、单独、直接生长在Si(100)衬底上.实验结果指出,在多相共生的Ca-Si化合物中,沉积Ca薄膜时的射频溅射功率影响了立方相Ca2Si薄膜的质量;最优化的溅射功率是85 W.另外,退火温度为800℃时,有利于单一相Ca2Si的独立生长.并且,退火时间也是关键因素.     

半金属 Fe3O4薄膜的制备工艺探索

半金属材料Fe3O4是一种新型的功能自旋电子材料，由于其具有百分之百的自旋极化率而备受关注．但由于铁元素存在多种价态的氧化物，使得制备单一成分的Fe3O4非常困难，因而本文着重对磁控反应溅射制备单一成分的Fe3O4薄膜进行了研究，探索了晶化温度对薄膜结构的影响，并通过引入缓冲层Ta对其性能进行改善，得到了反应溅射制备半金属Fe3O4的最优条件．另外，通过对所制备的Fe3O4薄膜磁电阻效应的测试，发现多晶Fe3O4具有同单晶Fe3O4薄膜类似的负磁电阻效应，因此有望将其应用到自旋电子器件中．     

Growth and characterization of high resistivity c-axis oriented ZnO films on different substrates by RF magnetron sputtering for MEMS applications

In the present work, we report the deposition of high resistivity c-axis oriented ZnO films by RF magnetron sputtering. The deposition parameters such as RF power, target-to-substrate spacing, substrate temperature, and sputtering gas composition affect the crystallographic properties of ZnO films, which were evaluated using XRD analysis. The self-heating of the substrate in plasma during film deposition was investigated and we report that highly “c-axis oriented” ZnO thin films can be prepared on different substrates without any external heating under optimized deposition parameters. The post-deposition annealing of the film at 900 °C for 1 h in air ambient increases the intensity of (002) peak corresponding to c-axis orientation in addition with the decrease in full width at half maxima (FWHM). Bond formation of ZnO was confirmed by FTIR analysis. Grains distribution and surface roughness have been analyzed using SEM and AFM. The DC resistivity of the films prepared under different deposition conditions was measured using MIS/MIM structures and was found to be in the range of 10¹¹–10¹² Ω cm at low electric field of 10⁴ V/cm. The ZnO film of 1 μm thickness has transmittance of over 85% in the visible region. Applications of these films in MEMS devices are discussed.     

工艺参数对氧化铟锡薄膜光电性能的影响

研究了磁控溅射陶瓷靶制备氧化铟锡薄膜时优化工艺参数的重要性,通过实验和理论分析了几个主要工艺参数对氧化铟锡薄膜光电性能的影响,给出了基底温度、溅射电压、氧含量等参数的最佳范围。结果表明,只有当工艺参数位于最佳范围时,才能制备出光电性能最佳的氧化铟锡薄膜。     

Effect of Annealing Temperature on Transformation Behaviors of Ti-50.2 at. pct Ni Thin Film

The effect of the annealing treatment on the transformation behaviors of the Ti-50.2 at. pct Ni thin films prepared,by d.c magnetron sputtering system was investigated, The results show that two different kinds of precipitates, both Ni3Ti and Ti4Ni2O, co-existed in the annealed thin films. The transformation temperatures of thin film increased with increasing annealing temperature from 500 to 650 degreesC, but they dropped at 750 degreesC. The complicated changes of the transformation temperatures were related to the existence of both Ni3Ti and Ti4Ni2O precipitates.     

锆钒合金非晶膜的制备及性能研究

采用磁控溅射法制备出V/Zr比为2:1的非晶态锆钒合金膜,系统研究了合金膜的物相、表面成分、生长形貌和动态力学性能。研究结果表明,在533～773K的沉积温度区间内,合金膜呈现非晶态,表面存在约26nm厚的氧化层,其组成与膜基体显著不同;合金膜在钼基片上以球形岛状模式生长;膜的动态硬度DHT115和弹性模量Eit/(1-υ2)随沉积温度的升高在583K处出现极大值,分别达到436.8GPa和1.13E+5N/mm2。     

氧化钒薄膜在玻璃基片上的生长研究

采用直流反应磁控溅射法, 在平整光滑的普通玻璃基片表面沉积了厚度分别为80nm、440nm和1μm的氧化钒薄膜. 采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表面形貌、结构和结晶化的分析表明, 厚度影响着薄膜的颗粒大小和结晶状态, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的颗粒增大, 晶化增强; 薄膜具有明显的垂直于衬底表面的“柱”状择优生长特征. 对薄膜的方阻和方阻随温度的变化进行了相关分析, 证实了厚度对氧化钒薄膜的电学性能存在明显的影响, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的方阻减小, 方阻温度系数升高, 薄膜的方阻随温度变化的回线滞宽逐渐增大, 薄膜的金属-半导体相变逐渐趋于明显.