磁控溅射沉积铀薄膜组织结构研究

采用扫描透射电镜 (STEM) ,研究了铝上磁控溅射沉积铀薄膜的形貌、组织、结构以及铀薄膜的生长模型。结果表明 :磁控溅射沉积铀薄膜是由微晶和非晶态两态组成 ,属层状 岛状生长模型。     

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.     

磁控溅射Fe-N薄膜的结构和性能

研究了氮流量对磁控溅射Ｆｅ－Ｎ薄膜的磁性和结构的影响．加氮薄膜的软磁性能明显优于纯铁的．当氮的流量为１．０ｍＬ·ｍｉｎ~（－１）时,矫顽力 Ｈ_ｃ达到最小值２０５Ａ／ｍ．当氮流量为０．８ｍＬ·ｍｉｎ_（－１）时,饱和磁化强度达到Ｍ_ｓ＝２．３６Ｔ．在 Ｆｅ－Ｎ薄膜中未发现γ’－Ｆｅ４Ｎ和 α”－Ｆｅ１６Ｎ２．     

磁控溅射法制备CNx薄膜及其结构表征

以Ar/N2混合气体作为溅射气体,利用直流磁控溅射的方法制备子碳氮薄膜.利用X射线衍射和红外光谱对碳氮薄膜进行了结构分析.IR光谱证实了薄膜中碳氮化合物的形成,而XRD的检测结果表明,类石墨相g-C3N4是碳氮薄膜中的主要成分,同时有极少量的β-C3N4晶相生成.同时发现,Ar/N2溅射气体的分压对获取β-CsN4有着明显的影响.本实验中,当N2体积分数为33%,碳氮薄膜中β-C3N4晶相的含量最高.     

磁控溅射薄膜生长全过程的计算机模拟研究

本文通过建立多尺度模型,结合模拟了磁控溅射中溅射原子的产生、溅射原子的碰撞传输、以及最终成膜的全过程,研究了基板温度、溅射速率、磁场分布和靶材-基板间距对薄膜生长过程与薄膜性能的影响.模拟结果显示,提高基板温度或降低溅射速率都会增加初期生长阶段薄膜的相对密度;磁场对靶的利用率有显著的影响,而对薄膜最终形貌的影响不大;增大靶材-基板间距会降低薄膜的粗糙度.     

ZrAlN薄膜的硬度和韧性与相结构的关系

Al在ZrN薄膜中的存在形式与Al含量密切相关,由此导致ZrAlN薄膜的韧性改变。本文发现了一定成分的ZrAlN薄膜同时具备高硬度和高韧性的现象。采用磁控溅射技术在钛合金和单晶Si上沉积不同Al含量的ZrAlN薄膜,测试了硬度(H)、弹性模量(E)和断裂韧性(KIC),表征了微观组织、相结构,阐明了性能变化机理。采用纳米压入仪测试H和E;压入法及小能量多冲法评价了KIC;采用场发射扫描电镜(FESEM)观察截面形貌,X射线衍射(XRD)分析物相结构。实验发现:当向Zr N薄膜(18.9 GPa)中加入5at%,23at%,47at%和63at%Al后,对应硬度分别是24.5,40.1,17.1和19.1 GPa;对应断裂韧性分别是1.47,3.17,1.13和1.58 MPa·m-0.5,即23at%Al的薄膜同时具备最高的硬度(40.1 GPa)和最高的韧性(3.17 MPa·m-0.5)。XRD表明,5at%和23at%Al固溶到Zr N晶粒中,形成Na Cl型面心立方(FCC)结构,而47at%和63at%Al则形成纤锌矿密排六方(HCP)Al N第二相。采用两种方法定量地评价了薄膜的韧性。     

镶嵌靶磁控溅射Cu-W薄膜的结构与力学性能

为研究W含量对Cu-W薄膜的结构与力学性能的影响,用磁控溅射工艺制备Cu-W薄膜,靶材为镶嵌组合型。薄膜的成份、结构、表面形貌分别选用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)进行表征。薄膜屈服强度σ_0.2和裂纹萌生临界应变ε_c、弹性模量E及显微硬度H分别用微小力测试系统和纳米压痕仪进行测试。结果表明,调整W靶的面积占比即可控制薄膜成分,当W靶的面积占比从5%增至25%时,Cu-W薄膜的W含量(原子分数)从2.30%逐渐提高到15.10%,且薄膜中存在fcc Cu(W)亚稳准固溶体。随W含量的增加,Cu-W薄膜的平均晶粒尺寸从28 nm逐渐减小至18 nm,准固溶度从1.30%(原子分数)W逐渐增至9.50%W,薄膜的表面光洁度提高。随W含量的增加,Cu-W薄膜的屈服强度σ_0.2和显微硬度H提高较为明显,弹性模量E稍有增加,而裂纹萌生临界应变ε_c则减小。Cu-15.10%W薄膜具有最小的平均晶粒尺寸和最高的表面光洁度,其屈服强度...     

不同衬底上ZnO薄膜的射频磁控溅射制备及结构

利用射频磁控溅射镀膜的方法,在c面蓝宝石、石英玻璃和载破片衬底上成功制备了ZnO薄膜。用x射线衍射和扫描电子显微镜进行了结构分析并观察了样品的表面形貌。结果表明：制备的ZnO薄膜具有良好的C轴择优取向结晶度,并在石英玻璃和载玻片衬底上的ZnO薄膜表面发现了[101]取向的“米粒状”晶粒。     

磁控溅射Ni_(56)Mn_(27)Ga_(17)高温形状记忆薄膜的马氏体相变与组织结构

采用磁控溅射方法制备了Ni_(56)Mn_(27)Ga_(17)高温形状记忆合金薄膜,研究了薄膜的马氏体相变行为和组织结构.试验结果表明,Ni_(56)Mn_(27)Ga_(17)薄膜马氏体相变开始温度高达584K,该薄膜室温下为非调制四方结构马氏体.透射电镜观察进一步表明,其马氏体亚结构为(111)I型孪晶.     

直流磁控溅射沉积钽膜的结构与性能研究

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了钽薄膜,研究了溅射气压和电流对钽膜相结构、表面形貌、硬度以及耐磨性的影响。XRD结果表明:钽膜主要由α(体心立方结构) β(四方体结构)混合相组成,在合适的实验条件下(0.65 Pa、0.6 A)可以得到单一的α相结构,并呈现(110)择优取向。随着溅射电流的提高,钽膜中β相减少,α相由(110)择优取向变成随机取向;压强的提高导致了α相减少,并且在0.8 Pa时发生了部分β相转变,膜层逐渐转变成以β相为主的两相结构。AFM结果表明粗糙度随压强的增大而提高。随着气压和电流的提高,钽膜的显微硬度增大,而耐磨性则呈现下降的趋势。大的电流和低的气压有利于获得-αTa。     

磁控溅射制备不同组分La-Ni-O薄膜的研究

采用组合靶,利用射频磁控溅射在260℃的(111)Si片上面制备了不同Ni、La含量比的La Ni O薄膜。测试分析结果表明,在La含量较高时,薄膜为无定型结构,并且具有较大的电阻率。当Ni和La含量比>1∶1.44后,薄膜具有(100)择优取向的赝立方钙钛矿结构,同时具有金属导电特性。随着La过量的减少,晶面间距和面电阻都减小的很快,在Ni和La比例达到1∶1时,电阻率达到了最小值6.4Ω·μm,晶面间距也达到最小值0.389nm。随着Ni过量的增加,晶面间距和面电阻又逐步增大。在Ni过量较多时导致了NiO相和LNO(110)取向的出现。在晶面间距相同时,相对于La,Ni含量的过剩对薄膜导电性能具有较大的影响。文中对实验现象从LaNiO3薄膜的导电机理出发给出了比较合理的解释。     

ZrO_2薄膜的相结构与相稳定性

采用纯 Zr、添 Y_2O_3的 ZrO_2和添 MgO 的 ZrO_2为靶材,以射频溅射方法生成 ZrO_2薄膜。研究了这三个系列薄膜的物相结构,以及退火和研磨对物相结构的影响。研究表明,ZrO_2薄膜为单斜相,Y-ZrO_2和 Mg-ZrO_2薄膜为单斜相和正方相,且以正方相为主。它们的退火规律也各不相同,这与稳定剂的加入与性质有关。同时研磨并未诱导正方相向单斜相的转变。     

ITO靶材的直流磁控溅射镀膜工艺研究

对ITO靶材的直流磁控溅射工艺进行研究,通过正交试验方法确定制备ITO薄膜的最优工艺参数,并明确了溅射温度、氧氩比、溅射气压和溅射功率密度对ITO薄膜电阻率和可见光透过率的影响规律。最优工艺参数为溅射温度370℃,氧氩比0.5/40,溅射气压0.4 Pa,溅射功率密度0.17 W/cm~2。薄膜电阻率受各因素影响的主次顺序是:氧氩比溅射温度溅射气压溅射功率密度。薄膜可见光透过率受各因素影响的主次顺序为:溅射温度溅射气压氧氩比溅射功率密度。     

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构和室温PL谱研究

ZnO是一种新型的宽带化合化半导体材料，对短波长的光电 子器件如UV探测器，LED和LD有着巨大的潜在应用。本实验研究采用直流反应磁控溅射法在硅衬底上沉积C轴择优取向的ZnO晶体薄膜，薄膜呈柱状结构，晶粒大小约为100nm，晶粒内为结晶性能完整的单晶，但晶粒在C轴方向存在较大的张应力。ZnO薄膜在He-Cd激光器激发下有较强的紫外荧光发射，应力引起ZnO禁带宽度向长波方向移动，提高衬底温度有利于降低应力和抑制深能级的绿光发射。     

磁控溅射过饱和固溶CuCr合金薄膜微观结构及其力学性能研究

CuCr合金被广泛应用于电接触材料,过饱和固溶的CuCr合金薄膜,其微观结构及力学性能与Cu和Cr两相组成的假合金不同.本文利用磁控溅射方法制备了非平衡态过饱和固溶的CuCr合金薄膜,利用X射线、透射电镜,扫描电镜,纳米压入仪,研究了在整个Cu和Cr成份比例范围内薄膜的微观结构、表面形貌和力学性能的变化规律,发现过饱和...     

磁控溅射W_(1-x)Ti_xN薄膜的结构与摩擦学性能研究

采用双靶反应磁控溅射的方法,通过改变基体相对于靶材的位置制备了一系列不同化学成分的W1-xTixN薄膜。用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,能量散色谱等检测手段对薄膜的表面状态,化学成分以及结构等进行了表征,采用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机,在室温、大气环境、无润滑的条件下对不同成分WTiN薄膜的摩擦学性能进行了评价。试验结果表明:薄膜的化学成分伴随着位置的改变在W0.80Ti0.20N和W0.18Ti0.82N的范围内发生变化;在经历了800℃,1 h的退火以后不同位置制备的薄膜先后出现了TiN,TiN0.6O0.4,W2N,W等多种物相结构;随着Ti含量的增加,薄膜的纳米硬度最高可达29.8 GPa,弹性模量最高可达277.5 GPa。一系列摩擦数据显示x=0.52的薄膜在所制备的WTiN薄膜体系中拥有最佳的摩擦学性能。     

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.     

沉积温度对ZrO2薄膜相结构和透射率的影响

利用射频反应磁控溅射在显微玻璃、单晶硅片、NaCl片和石英上沉积ZrO2薄膜.薄膜厚度80 nm～100 nm.利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线能谱仪、分光光度计和原子力显微镜研究了沉积温度对薄膜相结构和O/Zr、透射率的影响.研究发现,沉积温度升高,非晶相减少,结晶相增多;晶粒尺寸增大;沉积温度为370 ℃,透射率明显下降.