能量过滤磁控溅射技术制备TiO_2薄膜光学性能的均一性研究

采用直流磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃衬底上制备TiO_2薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、椭圆偏振光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析。结果表明EFMS技术制备的TiO_2薄膜在较大面积上结晶性能以及光学性能的均一性均得到改善。     

能量过滤磁控溅射技术室温制备ITO膜的光电特性及其应用

利用在直流反应磁控溅射(DMS)技术基础上改进的能量过滤磁控溅射(EFMS)技术制备了ITO薄膜,并将其应用于顶发射有机电致发光器件(TOLED)的阳极。利用X射线衍射、原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪和四探针方块电阻测试仪分析了薄膜的结构、表面形貌、光学和电学特性,利用自搭建的电压-电流密度-发光效率测试系统测量了TOLED器件的发光效率。结果表明,与DMS技术相比,EFMS技术可有效抑制对有机功能层的溅射损伤,制备的ITO薄膜表面更平整,晶粒尺寸更细小,而且具有优良的光学和电学性能(400~800 nm波长范围的平均透射率为87.1%;方块电阻低至4.56×10-4Ω·cm)。以该薄膜为阳极的TOLED器件的发光效率显著提高,在3.26 m A/cm2的电流密度下发光效率达到0.09 lm/W。     

能量过滤磁控溅射制备TiO_2薄膜的光催化性能研究

利用能量过滤磁控溅射(EFMS)技术制备了TiO_2薄膜,并利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见分光光度计分析了薄膜的结构、形貌和对RhB溶液的光催化效率。研究表明:与直流磁控溅射技术相比,EFMS技术制备的TiO_2薄膜的晶粒尺寸更小,表面更加平整,紫外光照射2 h后,其光催化效率提高了1.5倍。     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其性能研究

使用溶胶-凝胶法在P型Si(100)衬底上成功地制备了具有c轴择优取向性和高可见光透射率的多晶ZnO薄膜.通过XRD、SEM以及PL光谱等分析,表明:所制备的是结晶良好的ZnO薄膜,表面均匀致密,薄膜晶粒尺寸大约在15～60 nm,颗粒平均直径大约为38nm.由透射谱可知,制备的ZnO薄膜在可见光区域内薄膜的平均透射率在85%以上;由光致发光谱可知,室温下可观察到显著的紫外光发射,说明具有较好的光学性质.     

基体温度对磁控溅射沉积ZAO薄膜性能的影响

利用中频交流磁控溅射方法 ,采用氧化锌铝陶瓷靶材 [w(ZnO) =98%、w(Al2 O3 ) =2 % ]制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜 ,观察了基体温度对ZAO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响 ,采用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析 ,采用光学分度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性 ,采用霍尔测试仪测量了薄膜的载流子浓度和霍尔迁移率。结果表明 :沉积薄膜时的基体温度对薄膜的结构、结晶状况、可见光透射率以及导电性有较大的影响。当基体温度为 2 5 0℃ ,Ar分压为 0 8Pa时 ,薄膜的最低电阻率为 4 6× 10 -4Ω·cm ,方块电阻为 35Ω时 ,可见光 (λ =5 5 0nm)透射率高达 92 0 %。     

热蒸发沉积TiO_2薄膜的光学及激光损伤特性

采用电子束热蒸发技术,用不同沉积速率制备了TiO_2薄膜。根据透射率谱计算了薄膜的光学带隙,采用椭偏法测量了薄膜的折射率、消光系数及厚度,分析了薄膜内部的电场强度分布,对其激光损伤特性进行了研究。结果表明,在所研究的工艺参数范围内,TiO_2薄膜的光学带隙比较稳定,随沉积速率的变化并不显著,其值大小在3.95eV-3.97eV。当沉积速率从0.088nm/s,0.128nm/s增加到0.18nm/s时,薄膜折射率从1.9782,1.9928,升高到2.0021(波长1064nm),但当沉积速率继续增加到0.327nm/s时,折射率反而降低到1.9663,薄膜的消光系数随着沉积速率的增加单调增加。采用同一高能激光损伤薄膜后,当沉积速率较低时制备薄膜的损伤斑大小基本一致,但以0.327nm/s较高速率制备的薄膜,其损伤斑明显增大。高沉积速率下制备的TiO_2薄膜的吸收较大,激光损伤阈值较低。     

退火温度对磁控溅射SiC薄膜结构和光学性能的影响

首先采用射频磁控溅射法在单晶Si(100)衬底上沉积制备了SiC薄膜,然后将所制备的薄膜试样分别在600,800和1 000℃氩气氛中退火120 min;采用X射线衍射仪和红外吸收光谱仪分析了薄膜的结构随退火温度的变化,采用荧光分光分度计研究了薄膜的发光性能随退火温度的变化。结果表明:室温制备的SiC薄膜为非晶态,经600℃退火后薄膜结晶,且随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度越来越好,并且部分SiC结构发生了由α-SiC到β-SiC的转变;所制备的SiC薄膜在384和408 nm处有两个发光峰,且两峰的强度均随退火温度的升高逐渐变强,其中384nm处的峰源自于SiC的发光,408 nm处的峰源自于碳簇的发光。     

直流磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟透明导电薄膜性能影响的研究

采用直流磁控溅射法制备了掺钨氧化铟(IWO)透明导电薄膜。研究了薄膜结构、表面形貌、光学和电学性能与各种制备参数之间的依赖关系。X射线衍射(XRD)谱分析结果表明随着基底温度的升高,薄膜的结晶性得到改善。原子力显微镜(AFM)测试结果表明薄膜颗粒均匀,表面平整。研究发现薄膜的电学性能对制备参数非常敏感。在基板温度为380℃的条件下所制备的样品在可见光区域(400~700 nm)的平均透射率(未扣除基底)均大于80%。获得的IWO薄膜最低电阻率为2.8×10-4 ohm.cm,对应载流子迁移率49 cm2V-1s-1,载流子浓度4.4×1020 cm-3,平均透射率83%。     

沉积气压对磁控溅射Ta_2O_5薄膜光学性能的影响

本文采用射频磁控溅射技术分别在玻璃和硅基底上沉积Ta_2O_5薄膜,研究沉积气压的变化对薄膜光学性能的影响规律。利用UV-3600分光光度计、椭圆偏振谱仪对薄膜的光学常数及性能进行了测试。结果表明,薄膜的沉积速率随着沉积气压的增大而减小,0.6 Pa时沉积速率达最大为0.011 nm/s。在可见光区所有薄膜的平均透射率均大于80%,属于透明薄膜。薄膜的平均透射率随着沉积气压的增大而增大,当沉积气压为1.2 Pa时平均透射率最大值为85.37%,通过传输矩阵法拟合计算,验证了Ta_2O_5薄膜的光学常数。     

反应射频磁控溅射法制备HfTaO薄膜的热稳定性和光学性能

采用反应射频磁控溅射技术制备HfTaO薄膜,利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构,通过紫外-可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱,计算了薄膜的折射率和禁带宽度,利用原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌。结果表明,随着Ta掺入量(10%,26%,50%)的增加,HfTaO薄膜的结晶化温度分别为800、900、950℃,Ta掺入量继续增加到72%,经过950℃退火处理的HfTaO薄膜仍然保持非晶态,具有优良的热稳定性。AFM形貌分析显示非晶HfTaO薄膜表面非常平整。在550nm处薄膜折射率n随着Ta掺入量的增大而增大,n的变化区间为1.90～2.15。同时HfTaO薄膜的光学带隙Eg随着Ta掺入量的增大而逐渐减小,Eg的变化区间为4.15～5.29eV。     

沉积气压对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构与光学性能影响

采用CS-400型射频磁控溅射仪在Si(111)和石英基底上成功的制备了ZnO薄膜,分别用XRD、SEM、紫外-可见光分光光度计和荧光分光光度计表征样品的结构和光学性质.实验表明,采用射频磁控溅射制备的ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构的(002)峰和(101)峰的两种取向.在沉积气压>1.0Pa时所制备的ZnO薄膜具有(002)择优取向,并且十分稳定.SEM图表明,ZnO薄膜颗粒大小较为均匀,晶粒尺寸随着气压升高而变小,沉积气压不同时,薄膜样品的生长方式有所差异.在400～1000nm范围内,可以看出除O.5Pa下制备的ZnO薄膜外,其余ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过80%,吸收边在380nm附近,所对应的光学带隙约为3.23～3.27eV,并随着沉积气压上升而变大.ZnO薄膜的PL谱上观察到了392nm的近紫外峰和419nm的蓝峰;沉积气压对Zno薄膜的发光峰位和峰强有影响.     

Zn0.9Mg0.1O:Ti透明导电薄膜的制备及研究

采用磁控溅射法在不同的溅射压强下制备了ZnMgO∶Ti透明导电薄膜.着重研究了溅射压强对ZnMgO∶ Ti薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响.结果表明:当溅射功率为80W时,电阻率随着溅射压强的增加先减小后增加,在12 Pa时达到最小值1.9× 10-3 Ω·cm.薄膜结晶程度、晶粒的均匀性及致密性对电阻率有较大影响.所有条件下制备的薄膜在400～900nm范围内的透射率均超过90％.相对于6Pa下沉积的薄膜,在9Pa和12 Pa下沉积薄膜的光学吸收边界出现“蓝移”现象.用ZnMgO∶Ti透明导电薄膜作透明电极有可能提高太阳能电池的效率.     

非平衡磁控溅射无氢DLC增透膜的研制

非平衡磁控溅射(UBMS)技术近年来得到了广泛地应用.采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质.本文利用正交实验方法,对非平衡磁控溅射技术制备无氢DLC膜增透膜进行了研究,得到了影响薄膜光学性能的主要因素和最佳的制备工艺.结果表明,非平衡磁控溅射制备的无氢DLC膜具有较宽的光谱透明区,锗基底单面沉积DLC膜,其峰值透射率达到61.4%,接近理论值.     

纳米TiO2/ITO复合薄膜的光诱导亲水性研究

本文采用直流反应磁控溅射法及能量过滤磁控溅射技术,以玻璃为衬底制备了纳米TiO2薄膜和纳米TiO2/ITO复合薄膜.利用X射线衍射(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、紫外-可见分光光度计(UV-VIS) 、椭偏光谱仪(VASE型)和接触角测定等手段对薄膜进行了表征.研究表明:纳米TiO2/ITO复合薄膜表面水的初始接触角较纳米TiO2薄膜明显减小,ITO膜层的存在抑制了光生载流子的复合,在紫外光照射5min后接触角迅速下降,紫外光照射30min后接近0°,亲水性较纳米TiO2薄膜有明显提高;应用能量过滤磁控溅射技术制备的薄膜晶粒尺寸减小至10nm左右,薄膜表面平整,吸收边波长"蓝移"至320nm;纳米TiO2/ITO复合薄膜在可见光波段的透过率下降至60%左右,较纳米TiO2薄膜的80%明显降低.     

射频反应磁控溅射制备低辐射薄膜

采用射频反应磁控溅射法制备了低辐射薄膜.对低辐射膜的薄膜结构的设计和测试结果表明：较合适的膜层结构是空气/二氧化钛/钛/银/二氧化钛/玻璃基片的多层结构.用扫描电镜分析了保护层钛层的作用,研究表明：银膜很容易氧化失效,失去反射红外紫外光作用,在表面镀覆钛保护层可以很好地保护银,避免银氧化,从而提高使用寿命.用分光光度计测试样品的透射率,当保护层钛层厚度为1 nm时,相应的膜系在可见光区（380 nm～780 nm）,最高透射率可达82.4%,平均透射率是75%;在近红外区（780 nm～2500 nm）的平均透射率为16.2%,可以满足建筑物幕墙玻璃等低辐射膜的要求.     

射频反应磁控溅射制备MoS_2薄膜结构及光学性能

采用射频反应磁控溅射技术,在不同气压下制备了二硫化钼薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见光光谱仪等对薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行了表征、分析。结果表明:利用射频反应磁控溅射制备的MoS_2薄膜,表面平整、颗粒均匀、致密,缺陷少;沉积气压1.2Pa条件下制备的薄膜结晶度最好;薄膜的光学带隙随沉积气压先增大后减小,1.2Pa时光学带隙最大,为1.69e V。薄膜光学带隙的变化是由沉积气压引起薄膜结晶度变化和形成缺陷不同所致。     

基体温度对中频磁控溅射制备的氧化锌镓薄膜性能的影响

利用中频磁控溅射方法,溅射Ga2O3含量为5.7 wt.%的氧化锌镓陶瓷靶材,在不同的基体温度下制备了ZGO薄膜。研究了基体温度对ZGO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响。结果表明:基体温度对薄膜的晶体结构、近红外反射率和透射率曲线以及薄膜的导电性能有较大影响。当基体温度为400℃,溅射功率密度为2.93 W/cm2,氩气压力为0.5 Pa时,薄膜的电阻率低达4.5×10-4Ω.cm,方块电阻为13Ω,平均可见光(λ=400 nm~800 nm)透射率高于90%。     

温度对磁控溅射氮化钛薄膜光学性能的影响

本文采用能量过滤磁控溅射技术(Energy Filter Direct Magnetron Sputtering,EFDMS),通过改变沉积温度在玻璃衬底上制备了一系列TiN薄膜.利用XRD进行了物相鉴定,使用分光光度计、椭圆偏振光谱仪和四探针电阻仪测试了TiN薄膜的光学性能.结果表明:制备的TiN薄膜为多晶态立方结构TiN,且随着衬底温度的升高,薄膜结晶性提高,在近红外区的反射率显著上升,可见光区的透光率有所下降,同时,薄膜的禁带宽度变宽,折射率减小,消光系数升高.     

非平衡磁控溅射技术制备用于红外减反射的无氢碳膜

红外减反射保护膜具有特定的厚度要求,如能进一步减小无氢类金刚石膜(DLC)的光学吸收,就能使其在较大厚度时不过分损失光通量而得以广泛应用.从这点来讲,无氢类金刚石膜是一种极具开发潜力的材料.本文采用非平衡磁控溅射技术(UBMS)制备了无氢类金刚石膜,并研究了其厚度均匀性.研究结果表明:该非平衡磁控溅射装置有能力获得大于φ150 mm的均匀性范围.对DLC膜红外透射谱的分析表明,分别在Si和Ge基底表面单面制备的DLC薄膜,其峰值透射率在波数2983/cm时分别为68.83%和63.05%,这一结果接近无吸收碳材料理论上所能达到的值.同时,在5000到800/cm范围内,未发现明显的吸收峰.这些优良的光学特性表明,采用非平衡磁控溅射技术制备的无氢DLC膜可以作为窗口的红外增透保护膜使用.     

衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响

在不同的衬底温度下,采用磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了外延生长的ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外分光光度计系统研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.AFM结果表明在不同村底温度制备的ZnO薄膜具有较为均匀的ZnO晶粒,且晶粒的尺寸随衬底温度的增加逐渐增大.XRD结果显示不同温度生长的ZnO薄膜均为外延生长,400℃生长的薄膜具有最好的结晶质量;光学透射谱显示在370nm附近均出现一个较陡的吸收边,表明制备的ZnO薄膜具有较高的质量,其光学能带隙随着衬底温度的增加而减小.