阳极线性离子源辅助磁控溅射沉积氮化钛薄膜的研究

采用阳极线性离子源辅助磁控溅射技术,通过改变氮气流量以及离子源功率,在低温(150℃)条件下以不锈钢为基体制备了氮化钛薄膜.采用X射线衍射技术、显微硬度计、球盘式摩擦磨损仪、压痕法研究了薄膜的结构、硬度、耐磨性和结合强度,结果表明,采用阳极线性离子源辅助磁控溅射法在150℃低温条件下能制备出具有良好特性的金黄色的氮化钛薄膜.当氮气流量为20sccm、离子源功率为300W时,制备的薄膜硬度达到2039HV,且薄膜的耐磨性与结合强度最佳.离子的轰击作用使薄膜的力学性能得到了较大改善.     

大面积PET基中频反应磁控溅射沉积TiN隔热薄膜实验研究

本文讨论在柔性基材PET上沉积氮化钛(TiN)阳光控制膜——作为隔热薄膜.“隔热”是指对红外光区的有效阻隔.氮化钛(TiN)薄膜具有光谱选择透过性,因此可以作为阳光控制薄膜使用.实验采用中频孪生靶磁控溅射实验装置,在等离子体辐射监视系统( PEM)的控制下,在大面积PET柔性基材上沉积TiN隔热薄膜.实验主要研究了制备不同透光率的PET基TiN隔热膜并观察薄膜表面状况;对沉积的TiN薄膜用分光光度仪进行光谱透过率分析并计算各种透过率薄膜的光学性能参数,比较不同透过率的隔热效果;为了对该隔热薄膜的化学稳定性进行分析,还做了耐酸碱性测试.通过本实验为以后的大规模工业产业化发展奠定良好的基础.     

TiN薄膜光学性质与色散分析的第一性原理研究

为研究氮气流量对TiN薄膜光学性能的影响,本文利用反应磁控溅射技术,在不同氮气分压下制备了氮化钛薄膜.采用第一性原理方法计算了氮化钛的态密度和光学常数,详细分析了氮化钛的电子态密度以及介电函数的色散关系,得出了适合氮化钛的Drude-3Lorentz色散模型;采用此模型拟合了椭圆偏振光谱仪测试出的薄膜介电函数谱.结果表明:随着氮分压的降低,薄膜的等离子体共振频率向高能方向移动,金属性增强,薄膜中的晶格缺陷增多,晶界散射和缺陷吸收作用增强,可见光区的透射率下降.     

不同氮气气压脉冲激光沉积氮化钛薄膜的结构和电学性能

采用脉冲激光沉积的方法,以高纯TiN为靶材,650℃为生长温度,蓝宝石为衬底,在氮气气压分别为1,2和3Pa的条件下制备了氮化钛薄膜。研究不同氮气气压对氮化钛薄膜生长质量及电学性能的影响。研究发现,在不同氮气气压条件下,均获得了高质量的氮化钛薄膜,其表面致密、(111)晶面择优取向生长且具有金属性;随着氮气压的增加,氮化钛薄膜的(111)晶面对应的衍射峰向高角度方向移动,氮化钛薄膜的N/Ti减小,方块电阻减小,反射谱的最低点向短波长方向漂移。研究结果表明氮化钛薄膜的化学组成和金属性可以通过氮气气压来调节。     

碳纳米管薄膜的低温制备及其场发射性能的研究

利用电镀方法在覆盖有金属Ti的玻璃衬底上制备了Ni催化剂,采用微波等离子体化学气相沉积技术,以CH4和H2为反应气体,在450℃的低温下制备了CNTs薄膜.利用扫描电子显微镜和Raman光谱对其表面形貌和结构进行了分析,在真空度小于2×10-4 Pa的环境中测试了CNTs薄膜的场致电子发射特性,开启电场2.7 V/μm.研究表明微波等离子体化学气相沉积技术低温制备CNTs薄膜是可行的,且该薄膜具有良好的场发射性能.     

非平衡磁控溅射氮化钛薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜。通过改变氮气和氩气分压比(PN/PAr)和基体偏压,制备出不同结构、性能的氮化钛薄膜。采用X射线衍射技术、原子力显微镜、PS-168型电化学测量系统、CSEM球盘摩擦磨损实验机、HXD-1000 knoop显微硬度仪等研究了薄膜的结构、表面形貌、耐腐蚀性能与机械性能。结果表明,采用非平衡磁控溅射技术制备出了致密的氮化钛薄膜。当PN/PAr较小时,氮化钛薄膜中存在Ti2N时,Ti2N相可以有效提高薄膜的硬度和耐磨损性能;当PN/PAr增加到0.1时,薄膜硬度达到最大,耐磨损性能最优;随着PN/PAr的继续增大,氮化钛薄膜中主要存在TiN相,氮化钛薄膜的复合硬度和耐磨损性能降低。在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜可以显著提高其在Hanks类体液中的耐腐蚀性能。     

辉光放电气相沉积氮化钛薄膜

本文叙述了辉光放电气相沉积氮化钛薄膜的工艺。它具有物理气相沉积与化学气相沉积的综合特点。在此工艺中,辉光放电作为化学反应和沉积的介质,通过等离子体的激活作用,可在低气压下直流辉光放电的工件(阴极)表面上获得化合物薄膜。已在工艺实验中,工件表面上沉积了致密的氮化钛涂层。此工艺的沉积温度低、沉积速率较高。     

等离子体源对制备类PEO生物功能薄膜的结构性能影响

PEO(聚乙烯氧)和PEO-like(类聚乙烯氧)材料具有高亲水性,表现出良好的生物惰性和抗细菌吸附特性,在生物医学领域被视为理想的抗吸附和改善血液相容性的功能材料。目前PEO和PEO-like的制备主要是物理、化学方法。本文介绍了采用等离子体化学气相沉积的方法,使用不同的等离子体源制备类PEO功能薄膜,分析和比较不同的等离子体源对制备类PEO材料的结构及性能影响。用挥发性的乙二醇二甲基醚作为反应单体,以氩气为工作气体,分别采用电容耦合(CCP)、电感耦合(ICP)和离子源辅助等离子体化学气相沉积(IB-PECVD)的方法制备(类)PEO功能材料。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等测试方法确定薄膜中各官能团和元素的含量,以及薄膜的表面形貌。使用接触角测试仪测量了薄膜表面的亲水性。并研究了等离子体工艺参数对薄膜结构成分及薄膜性能的影响。实验得到的结论为:采用等离子体化学气相沉积的方法能够制备出类PEO功能材料。而且使用不同的等离子体源会对薄膜的结构成分和表面形貌产生较多的影响。等离子体的工艺参数如工作气压、放电功率、等离子体源与基片的距离、单体与氩气的比例...     

等离子体辅助有机金属(CH_3)_3Ga化学气相沉积GaN薄膜

采用ECR等离子体辅助技术,融合化学气相沉积法,在450℃的相对低温条下于Si(100)衬底上生长出GaN薄膜.对样品进行了XRD、FT-IR和AFM表征,并在制备过程中采集到反应室中N_2-(CH_3)_3Ga等离子体的发射光谱.结果表明,所制备的多晶体GaN薄膜是由N_2-(CH_3)_3Ga等离子体中的活性成分通过复杂的反应生成的,其生长过程符合岛状生长机制.     

氮化钛纳米颗粒作为锂氧电池正极催化剂的电化学行为

采用直流电弧等离子体法在氮气和氢气气氛下制备氮化钛纳米颗粒,作为锂氧电池正极催化剂。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等对材料进行微观结构表征,结果显示纳米氮化钛呈现立方结构,晶粒尺寸为30.00～60.00 nm,晶化程度良好。氮化钛纳米颗粒作为锂氧电池正极催化剂,电流密度为50 mA/g时,放电比容量达到3 037 mAh/g;在定容500 mAh/g,电流密度为75 mA/g时,电池可稳定循环,能量效率维持在62%左右。此外,充放电循环后电极片的XRD、SEM结果证明锂氧电池的主要反应为过氧化锂的生成与分解。     

基于等离子增强技术石墨衬底上低温制备GaN薄膜及其性能的实验研究

采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学汽相沉积技术在石墨衬底上低温沉积制备出高质量GaN薄膜,采用三甲基镓(TMGa)和氮气(N_2)作为制备GaN的反应源。采用X射线衍射分析、电子扫描显微镜以及室温光致发光谱测试系统对不同制备温度的GaN薄膜特性进行系统的表征研究。结果表明,在优化的制备工艺条件下(制备温度450℃时),高C轴择优取向且形貌致密均匀的GaN薄膜成功沉积于石墨衬底上,其近带边紫外发光峰(NBE)占主导地位,表明具有优异的光学性能。     

低温多晶硅薄膜的制备评述

低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)驱动技术是实现大尺寸全彩平板显示的必由之路.然而,传统的低温多晶硅薄膜制作工艺存在着工序复杂、薄膜均匀性差、可能有金属污染且造价昂贵等问题.因此,有必要研发新一代的低温多晶硅薄膜制备工艺以期进一步提高薄膜质量,降低驱动成本.本文首先介绍了金属诱导横向晶化法(MILC)和准分子激光晶化法(ELA)制备低温多晶硅薄膜的原理,分析了两者各自的优缺点.接着,重点阐述了电感耦合等离子体化学气相沉积法(ICP-CVD)的工作原理和特点,并介绍了目前ICP-CVD在低温多晶硅薄膜制备上所取得的进展.     

工艺参数对离子束溅射ZnO∶Al薄膜结构与性能的影响

以ZnO(掺杂2%Al2O3)陶瓷靶作为靶材,采用离子束溅射技术在BK7玻璃基底上制备AZO透明导电薄膜。研究不同工艺参数对ZnO∶Al(AZO)薄膜结构与光电性能的影响。结果表明,不同等离子体能量下制备的AZO薄膜均出现ZnO(002)特征衍射峰,具有纤锌矿结构且c轴择优取向;AZO薄膜的结晶质量和性能对基底温度有较强的依赖性,只有在适当的基底温度下,可改善结晶程度且利于颗粒的生长,呈现较低的电阻率;不同厚度的AZO薄膜均出现较强的ZnO(002)特征衍射峰且随着厚度的增加,ZnO(110)峰强度不断加强,相应晶粒尺寸变大,但缺陷也随之增多;同时得出利用离子束溅射方法制备AZO薄膜的最佳工艺为:等离子体能量为1.3 keV、基底温度200℃和沉积厚度为420 nm,该参数下制备的薄膜结晶程度较高、生长的颗粒较大,相应薄膜的电阻率较低且薄膜透射率在可见光区均达到80%以上。     

多晶Si薄膜的低温生长及其表面反应的控制

本文报道用反应气体SiF4和H2的微波等离子体化学气相沉积法低温(360℃)生长多晶Si(poly-Si)薄膜及其生长表面反应控制.实验发现,生长压力对晶粒的结晶取向有很大影响.改变SiF4与H2的流量比以选择等离子体中的活性集团,并结合外加偏压抑制带电粒子对薄膜生长表面的轰击是控制生长表面反应、制备高质量poly-Si薄膜的有效方法.用这种方法制备了H含量低达～1.0at.%、拉曼特征峰半高宽仅为～4.4 cm-1的poly-Si薄膜.     

等离子体预处理对镀铜涤纶针刺毡性能的影响

采用射频磁控溅射技术在PET针刺毡表面沉积了纳米结构Cu薄膜,试图利用等离子体预处理的方法来改善薄膜与基材之间的结合牢度。采用扫描电子显微镜(SEM)对低温等离子体预处理前后基材表面形貌的变化进行了分析,同时利用静态液滴形状观察法和接触角测试分析了等离子体处理前后样品的润湿性能。采用X射线能谱仪(EDX)对纳米结构Cu薄膜进行了元素分布及定量分析。结合抗静电性能测试,采用冷热循环试验研究了Ar和O2等离子体预处理对Cu薄膜结合牢度的影响。研究发现,低温等离子体预处理不仅能改善沉积Cu薄膜PET针刺毡的抗静电性能,还能提高膜-基结合牢度和基材的润湿性能。用O2等离子体处理时,膜-基结合牢度和润湿性能较好。     

低温等离子体聚合物薄膜的研究及应用

概述了利用低温等离子体技术制备有机聚合物薄膜、主要合成方法、特性及研究现状 ,简要讨论了等离子体聚合条件对薄膜结构和性质的影响 ,介绍了现代分析技术对聚合物薄膜结构的表征 ,阐述了近年来对低温等离子体聚合物薄膜的物理性质 ,包括表面性质、渗透性、电学和光学性质等方面的研究进展 ,并描述了其在工业生产各方面的一些应用     

BN薄膜的制备及BPXN1-X薄膜的紫外光敏特性

采用热丝和射频等离子体辅助化学气相沉积方法(HF-PECVD),以单晶硅为衬底在低温(< 500℃)条件下沉积氮化硼(BN)薄膜材料.通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)对薄膜样品的组成和结构进行了分析,探讨了温度和等离子体对沉积BN薄膜的影响.此外,用紫外-可见光分光光度计(UV)测试了石英衬底上生长磷掺杂氮化硼(BPXN1-X)薄膜样品的紫外吸收特征,分析了磷掺杂对 BN光学能隙的调节作用以及 BPXN1-X薄膜在紫外空间探测领域的应用前景.结果表明,以单晶硅和光学石英玻璃为衬底在低温条件下用 HF-PECVD方法可以沉积较高质量的 BN薄膜,BN的光学能隙宽度通过磷的掺杂可以得到连续调节,在紫外空间光探测领域具有很大的应用潜力.     

在室温条件下制备高质量纳米结构TiN薄膜研究

在室温条件下,利用磁过滤等离子体在单晶硅和不锈钢表面上制备了性能优异的纳米结构TiN薄膜.运用原子力显微镜和掠角入射X射线衍射仪对其结构与形貌进行了表征,利用纳米压痕仪测量了TiN薄膜的硬度和弹性模量.结果表明:TiN薄膜表面光滑,致密,无柱状晶;TiN晶粒的平均尺寸为50nm,薄膜硬度达50 GPa,是传统CVD和PVD技术沉积氮化钛的两倍多;XRD衍射试验表明,纳米TiN的衍射角都普遍向小角度移动,TiN晶粒沿(111)择优生长.     

用等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜

以Ar+SiH_4作为反应气体,用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR PECVD)方法制备微晶硅薄膜,研究了微波功率对薄膜中H含量、薄膜的沉积速率、择优取向和结晶度的影响。结果表明,在300℃制备低温微晶硅薄膜,随着微波功率的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,微波功率为600 W时达到最大;而结晶度和薄膜中的H含量则分别呈现单调增大和单调减少的趋势;使用不同的微波功率,薄膜的择优取向均为(111)方向。     

低温缓冲层对金刚石衬底上GaN的沉积作用

采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积技术,以自支撑金刚石厚膜作为衬底,改变缓冲层参数条件,低温沉积氮化镓(Ga N)薄膜材料。实验结束之后,利用反射高能电子衍射、X射线衍射和原子力显微镜系统性对实验制备的薄膜样品进行测试分析,探究引入低温缓冲层与无缓冲层以及改变缓冲层沉积温度对Ga N薄膜质量的影响。结果表明,低温缓冲层的制备,对后续的薄膜样品沉积制备起到减小晶格失配的作用,而且低温缓冲层沉积温度在100℃时,沉积制备的薄膜样品呈高度c轴择优取向,结晶性较好;薄膜表面平整。