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反应溅射法制备铝掺杂氧化锆薄膜及其热稳定性的研究

马春雨 , 李智 , 张庆瑜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01206

采用反应射频磁控溅射在Si(100)基片上制备了不同微结构的铝掺杂氧化锆薄膜. 利用高分辨透射电子显微镜、X射线衍射仪和原子力显微镜研究了退火温度对铝掺杂氧化锆薄膜热学稳定性、界面稳定性和表面粗糙度的影响, 探讨了铝掺杂氧化锆薄膜的I-V特性与薄膜的微观状态之间的关系. 研究结果显示: 在铝掺杂氧化锆薄膜中掺入不同量的Al对薄膜的微结构有较大影响, 随着薄膜中Al/Zr原子含量比的增大, 薄膜微结构经历从a-ZrO2(未掺杂)到t-(Zr,Al)O2相和c-(Zr,Al)O2相(Al/Zr=1/4)再到a-(Zr,Al)O2(Al/Zr=4/5)的变化; 与纯ZrO2薄膜相比, Al掺杂氧化锆(Al/Zr=4/5)薄膜的结晶化温度明显提高, 薄膜热学稳定性得到改善.

关键词: 薄膜物理学 , Al-doped ZrO2 thin film , magnetron sputtering , thermal stability

纳米复合超硬薄膜的研究现状

赵红雨 , 范秋林 , 宋力昕 , 施尔畏 , 胡行方

无机材料学报

自1994年Veprek等人提出纳米复合超硬薄膜的概念以来,以其优异的力学性能和化学性能而成为当今材料科学领域的研究热点之一.本文将介绍纳米复合超硬薄膜的概念、设计思想、超硬机制、制备技术及工艺、性能和应用前景,及其发展趋势.

关键词: 超硬薄膜 , nanocomposite structure , CVD , magnetron sputtering

基于欧珀模板磁控溅射生长氧化锌薄膜及其光学特性

张蜡宝 , 熊予莹 , 初本莉 , 余红华 , 肖化

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01117

采用常温射频磁控溅射方法在聚苯乙烯欧珀模板上生长氧化锌薄膜, 通过煅烧去除模板得到了类似纳米碗结构的氧化锌. 用SEM分析了模板和氧化锌的形貌. 实验结果表明: 模板为FCC结构的聚苯乙烯密堆小球, 氧化锌呈六角排列的纳米碗结构. XRD分析结果表明, 实验中制备的ZnO为沿(001)方向择优生长的六方晶型结构薄膜. 样品FTIR、UV-Vis和PL谱等的分析表明, 欧珀模板-氧化锌复合结构光致发光强度比除去模板后的氧化锌薄膜高4~5倍. 这可能是由于样品的微结构造成的, 其机理值得进一步研究.

关键词: 氧化锌 , opal , magnetron sputtering , photonic crystal

氧分压对直流磁控溅射制备 ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

马全宝 , 叶志镇 , 何海平 , 朱丽萍 , 张银珠 , 赵炳辉

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01113

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO(ZnO:Ga)透明导电薄膜, 研究了氧分压对ZnO:Ga透明导电薄膜结构和电光学性能的影响. X射线衍射结果表明所制备的薄膜具有c轴择优取向的六角多晶结构. ZnO:Ga透明导电薄膜的晶粒尺寸强烈依赖于氧分压的大小, 随着氧分压的增大薄膜的晶粒尺寸先增大后减小, 在氧分压为0.30 Pa时沉积的ZnO:Ga薄膜半高宽最小, 晶粒尺寸最大. 薄膜的电阻率随着氧分压的增大先减小后增大, 沉积薄膜的最低电阻率可达3.50×10-4Ω·cm. 此外, 所有ZnO:Ga薄膜在可见光范围内的平均透射率均超过90%.

关键词: ZnO:Ga , transparent conductive oxide film , magnetron sputtering , oxygen partial pressure , electrical and optical properties

射频磁控溅射制备HfLaO薄膜结构和光学性能研究

李智 , 苗春雨 , 马春雨 , 张庆瑜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01281

采用射频磁控溅射技术制备HfLaO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: 沉积态HfLaO(La: 25%~37%)薄膜均为非晶态, 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的结晶化温度逐渐升高, HfLaO(La~37%)薄膜经900℃高温退火后仍为非晶态, 具有优良的热稳定性, AFM形貌分析显示非晶薄膜表面非常平整. 随着 La掺入量的增加, HfLaO薄膜的透射率先降后增, 在可见光范围薄膜均保持较高的透射率(82%以上). HfLaO薄膜的折射率为1.77~1.87. 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的折射率呈先增后降的变化趋势, 同时HfLaO薄膜的Eg逐渐降低, 分别为5.9eV(La~17%)、5.87eV(La~25%)、5.8eV(La~33%)和5.77eV(La ~37%).

关键词: HfLaO薄膜 , magnetron sputtering , thermal stability , optical properties

在高速电镀锌钢板表面磁控溅射铝镁合金

顾训雷单玉桥刘常升于晓中

材料研究学报

采用双靶直流磁控溅射工艺, 在高速电镀锌基片上制备了铝镁合金镀层. 用SEM、EDS和XRD方法分析了镀层的形貌和组分, 借助电化学试验和中性盐雾(NSS)试验研究了靶功率和衬底温度对镀层耐蚀性的影响. 结果表明: 随着衬底温度升高, 镀层趋于致密, 但球状颗粒增多, 自腐蚀电流密度略有增加; 铝靶的功率为900 W, 镁靶的功率为200 W, 衬底温度为150℃时镀层的耐蚀性最优, 自腐蚀电流密度约为4 μAcm-2, 耐中性盐雾时间为120 h, 经分析, 镀层组分主要为Al12Mg17.

关键词: 材料失效与保护 , Al-Mg alloy coatings , corrosion electrochemistry , corrosion-resistance property , magnetron sputtering

Li-N-H共掺法制备 p型 ZnO薄膜

卢洋藩 , 叶志镇 , 曾昱嘉 , 陈兰兰 , 朱丽萍 , 赵炳辉

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.01511

采用Li-N-H共掺技术在玻璃衬底上生长p型ZnO薄膜. XRD结果表明共掺ZnO薄膜具有高度cll轴取向, Hall测试表明薄膜的电阻率为25.2Ω·cm, Hall迁移率为0.5cm2/(V·s), 空穴浓度为4.92×1017/cm3. 此外, p-ZnO薄膜在可见光区域具有90%的高透射率.

关键词: p-ZnO , magnetron sputtering , codoping

衬底温度对Al+N共掺p-ZnO薄膜性能的影响

曾昱嘉 , 叶志镇 , 吕建国 , 李丹颖 , 朱丽萍 , 赵炳辉

无机材料学报

目前,制备性能优异的p-ZnO薄膜的可重复性问题已成为制约ZnO基光电器件发展的一个主要因素.本文利用直流反应磁控溅射技术,以X射线衍射,霍尔效应测试,X射线光电子能谱及透射光谱为表征手段,研究了不同衬底温度对Al+N共掺p-ZnO薄膜电学、光学、结晶性能的影响,并从N2O的分解反应及衬底表面各种原子的迁移过程提出导致薄膜性能差异的原因.在最佳衬底温度(500℃)时,p-ZnO薄膜空穴浓度达2.52×1017cm-3,电阻率为28.3Ω·cm.

关键词: P-ZnO , magnetron sputtering , codoping

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