脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜工艺研究梁凤敏

脉冲激光和磁控溅射沉积Mo薄膜研究
吕学超;张永彬;张厚量;任大鹏;郎定木;张延志
【期刊名称】《中国材料科技与设备》
【年(卷),期】2007(004)005
【摘要】采用脉冲激光（PLD）和磁控溅射（MS）沉积技术制备了Mo薄膜，用扫描电镜（SEM）、白光干涉仪和X射线衍射仪（XRD）分别表征了薄膜的表面形貌和组织、表面粗糙度和薄膜密度。

结果表明，PLD沉积的Mo的表面形貌受脉冲能量和基体温度的影响较大，能量越高、表面缺陷增多。

MS沉积的Mo薄膜较致密，呈典型的柱状生长行为。

PLD秽MS沉积的Mo薄膜的表面粗糙度均较好，R小于20nm。

对实验结果进行了讨论。

【总页数】3页(P67-69)
【作者】吕学超;张永彬;张厚量;任大鹏;郎定木;张延志
【作者单位】表面物理与化学国家重点实验室,四川绵阳621900
【正文语种】中文
【中图分类】TB43
【相关文献】
1.脉冲激光和磁控溅射沉积Mo薄膜研究 [J], 吕学超;张永彬;张厚量;任大鹏;郎定木;张延志
2.沉积压力对非平衡磁控溅射沉积MoS2-Ti复合薄膜的结构与性能影响研究 [J], 周晖;万志华;郑军;桑瑞鹏;温庆平
3.沉积温度对非平衡磁控溅射MoS2-Ti复合薄膜的结构与性能影响研究 [J], 周晖;
郑军;温庆平;桑瑞鹏;万志华
4.脉冲激光沉积法制备的单层MoS2薄膜变温光响应研究 [J], 谢明章;李留猛;李明;叶艳;张金中;姜凯;商丽燕;胡志高;褚君浩
5.非平衡磁控溅射沉积MoS_2-Ti复合薄膜结构与摩擦磨损性能研究 [J], 周晖;温庆平;郝宏;谭立;王长胜;薛德胜
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第48卷第9期表面技术2019年9月SURFACE TECHNOLOGY·53·高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜研究进展左潇1，孙丽丽1，汪爱英1,2，柯培玲1,2（1.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室 浙江省海洋材料与防护技术重点实验室，浙江 宁波 315201；2.中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049）摘要：非晶碳薄膜主要由sp3碳原子和sp2碳原子相互混杂的三维网络构成，具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。

然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控，高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领域内专家学者的关注。

总结了近年来关于高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜材料的研究进展。

重点介绍了高功率脉冲磁控溅射石墨靶的放电特性，指出了其在沉积非晶碳薄膜过程中获得高碳原子离化率的条件。

针对离化率和沉积速率低，主要从提高碳原子离化率和碳离子传输效率等角度，介绍了几种改进的高功率脉冲磁控溅射方法。

并对比了不同高功率脉冲磁控溅射方法中的碳原子离化特征、薄膜沉积速率、结构和力学性能。

进一步地，探讨了高功率脉冲磁控溅射在制备含氢非晶碳薄膜和金属掺杂非晶碳薄膜中的优势及其在燃料电池、生物、传感等前沿领域的应用。

最后，对高功率脉冲磁控溅射石墨靶的离子沉积特性、非晶碳薄膜制备及其应用研究趋势进行了展望。

关键词：高功率脉冲磁控溅射；非晶碳薄膜；放电特征；沉积速率；反应性磁控溅射；金属掺杂非晶碳薄膜中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2019)09-0053-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2019.09.004Research Progress on Preparation of Amorphous Carbon Thin Filmsby High Power Impulse Magnetron SputteringZUO Xiao1, SUN Li-li1, WANG Ai-ying1,2, KE Pei-ling1,2(1.Key Laboratory of Marine Materials and Related Technologies, Zhejiang Key Laboratory of Marine Materialsand Protective Technologies, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, China; 2.Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering,University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)ABSTRACT: The amorphous carbon thin film is mainly composed of a three-dimensional network in which sp3 carbon atoms and sp2 carbon atoms are intermingled with each other. It has excellent properties such as high hardness, low friction coefficient, abrasion resistance, corrosion resistance, chemical stability, etc. However, the conventional preparation methods are hard to收稿日期：2019-05-06；修订日期：2019-07-23Received：2019-05-06；Revised：2019-07-23基金项目：国家自然科学基金（11705258）；中国科学院A类战略性先导科技专项（XDA22010303）；宁波市科技攻关2025重大项目（2018B10014）；宁波市江北区重大科技项目（201801A03）Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (11705258), A-class Pilot of the Chinese Academy of Sciences (XDA22010303), 2025 Major Science and Technology Project in Ningbo City (2018B10014), Major Science and Technology Project of Jiangbei District, Ningbo (201801A03)作者简介：左潇（1987—），男，博士，助理研究员，主要研究方向为等离子体表面工程。

第37卷第3期2009年3月化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 13・69・基金项目:中国地质大学(北京)大学生创新性实验计划项目专项基金资助作者简介:袁珂(1987-),男,本科,无机非金属材料专业。

联系人:郝会颖,女,博士,副教授,硕士生导师,从事硅基薄膜太阳能电池研究。

射频磁控溅射硅薄膜的制备与结构研究袁　珂1　郝会颖13　黄　强2　张鸿儒1(11中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京100083;21中国地质大学(北京)信息工程学院,北京100083)摘　要　采用拉曼光谱、光学显微镜、透射电镜研究了不同衬底温度、腔体气压对射频磁控溅射法制备的不含氢硅薄膜相结构和形貌的影响。

结果表明430℃时薄膜中出现微晶相,平均晶粒尺寸218nm 。

腔体内杂质及衬底表面的显微缺陷会诱发薄膜针孔、凹坑等缺陷的产生。

低温、高压会导致薄膜中空洞缺陷的密集。

关键词　射频磁控溅射,硅薄膜,拉曼光谱,针孔缺陷F abrication and structure research of silicon f ilms prepared byRF magnetron sputteringYuan Ke 1　Hao Huiying 1　Huang Qiang 2　Zhang Hongru 1(11School of Material Science and Technology China University of Geo science ,Beijing 100083;21School of Information Engineering China University of Geosaence ,Beijing 100083)Abstract The effects of different substrate temperature ,chamber pressure on the phase structure ,morphology ofundoped silicon films deposited by radiof requency (RF )magnetron sputtering were examined by Raman spectrum ,optical microscope and transmission electron microscope.The measurements suggested that the microcrystalline phase was ob 2served at 430℃,with the mean crystalline size of 218nm.The pinhole ,pit defects of films can be induced by the impurities of the chamber and the surface micro 2defects of the substrate.The dense distribution of the voids in the film resulted f rom low substrate temperature and high chamber pressure.K ey w ords RF magnetron sputtering ,silicon film ,Raman spectrum ,pinhole defects 硅薄膜被视为新型硅基薄膜太阳能电池的核心材料。

脉冲激光沉积法制备Mn-Co-Ge-Si薄膜的研究
高鑫;钱凤娇;杨浩
【期刊名称】《应用物理》
【年(卷),期】2022(12)2
【摘要】Mn-Co-Ge基块体合金具有优异的磁热性能,但由于磁结构耦合特性,导致在进行磁热转换时合金块材容易发生碎裂。

将块材样品制备成薄膜状态是目前提高其韧性的重要手段之一。

本文采用脉冲激光沉积技术制备出Mn-Co-Ge-Si薄膜样品,研究衬底种类以及热处理工艺等因素对薄膜晶体结构以及表面形貌的影响。

实验结果表明,Mn-Co-Ge-Si薄膜可在具有同样六方结构的蓝宝石Al2O3衬底上择优取向生长,且薄膜表面平整致密。

该薄膜磁热材料的成功制备拓宽了磁热材料在磁制冷领域的应用范围。

【总页数】7页(P61-67)
【作者】高鑫;钱凤娇;杨浩
【作者单位】南京航空航天大学南京;南京航空航天大学南京
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.脉冲激光沉积法在多孔硅衬底上制备ZnS薄膜
2.脉冲激光沉积法在硅衬底上制备氧化锌薄膜
3.脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征
4.脉冲激
光沉积法在蓝宝石衬底上制备a轴取向YSZ薄膜5.GaN薄膜制备及脉冲激光沉积法的研究进展
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（申请工学硕士学位论文） 磁控溅射法沉积硅薄膜的研究培养单位 ：材料科学与工程学院 学科专业 ：光电子及信息材料 研究生 ：刘本锋 指导教师 ：赵青南 教 授 赵修建 教 授2009年5月磁控溅射法沉积硅薄膜的研究刘本锋武汉理工大学分类号密 级 UDC学校代码 10497学 位 论 文中 文题 目 磁控溅射法沉积硅薄膜的研究英 文 Study of Silicon Thin Films题 目 Deposited by Magnetron Sputtering研究生姓名 刘本锋姓名 赵青南 职称 教 授 学位 博 士单位名称 硅酸盐材料工程教育部重点实验室 邮编430070申请学位级别 硕士学科专业名称光电子及信息材料论文提交日期 2009年5月 论文答辩日期 2009年5月 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 李远志 教授 评阅人 李远志 教 授夏冬林 副研究员2009年5月指导教师摘 要太阳电池是一个朝阳产业，也是现在发展正非常火热的一个行业。

非晶硅、微晶硅薄膜太阳电池在硅系太阳电池中具有很大的性价比优势。

本文使用磁控溅射法沉积硅薄膜，通过优化薄膜沉积的工艺参数，以期为用溅射法最终制备出高质量的器件级硅薄膜提供科学数据。

磁控溅射法是一种简单、低温、快速的成膜技术，能够不使用有毒气体和可燃性气体进行掺杂和成膜，直接用掺杂靶材溅射沉积，此法节能、高效、环保。

可通过对氢含量和材料结构的控制实现硅薄膜带隙和性能的调节。

与其它技术相比，磁控溅射法最大的优势是它的沉积速率快，具有诱人的成膜效率和经济效益，该技术有望大幅降低太阳电池成本。

本文在玻璃衬底上沉积硅薄膜，研究溅射工艺参数对薄膜的光学性能和结构组分的影响。

本论文的主要研究内容和结论可总结如下：1、随着溅射氢气分压增加，硅薄膜光学带隙(Eg)增大，折射率减小，吸收系数和消光系数减小，薄膜的有序度逐渐减小。

硅薄膜的沉积速率随氢分压的增加先增大后减小，在低溅射功率、高氢稀释比条件下，沉积速率超过10nm/min。

射频磁控溅射法制备ZnO/Al2O3薄膜及其界面特性研究摘要：近些年来，由于ZnO薄膜优异的性能，吸引着越来越多的人对其进行研究。

人们尝试利用不同的方法制备ZnO薄膜，并研究了不同的实验参数对ZnO薄膜的生长和特性的影响。

本文主要介绍了射频磁控溅射法制备出的ZnO/Al2O3薄膜的一些重要特性及外界条件对薄膜的影响，重点介绍了在Al2O3（0001）表面ZnO薄膜的成核及生长机制，并与Si （100）、（111）衬底上ZnO薄膜的生长机制作比照。

讨论了不同条件下界面的特性对ZnO 薄膜生长的影响。

关键词：ZnO 界面特性磁控溅射沉积时间引言ZnO是一种新型的II-VI族宽禁带化合物半导体材料，室温下的带隙宽度为3.37eV【1】，原料易得廉价，而且具有更高的熔点和激子束缚能以及良好的机电耦合性和较低的电子诱生缺陷。

此外，ZnO薄膜的外延生长温度较低，有利于降低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。

ZnO薄膜所具有的这些优异特性，使其在表面声波器件、太阳能电池等诸多领域得到了广泛应用。

随着ZnO泵浦紫外受激辐射的获得和p型掺杂的实现，ZnO薄膜作为一种新型的光电材料，在紫外探测器、LED等领域也有着巨大的发展潜力。

此外，ZnO薄膜在太阳能电池、表面声波器件、气敏元件、压敏器件等领域的应用也很广泛。

然而，ZnO薄膜虽然在多个领域应用广泛，但是其界面特性依然是影响其制作的半导体元件的性能的重要因素。

目前对于界面的研究和优化的措施还相对较少。

对于产生不同界面特性的影响因素，不同的人也有着不同的看法，赵朝阳，李锐鹏【2】等人认为由于ZnO 外延膜和衬底之间有较大的晶格失配和热失配，会导致ZnO薄膜的晶格畸变，从而影响它的光学和电学性能。

所以,了解ZnO 外延膜与衬底界面处的结构，是十分必要的。

本文主要介绍了射频磁控溅射法制备出的ZnO/Al2O3薄膜的一些重要特性，讨论了不同条件下界面的特性对ZnO薄膜生长的影响。

脉冲磁控溅射制备纳米薄膜的研究纳米科技在现代科学与技术的发展中起到了重要的作用。

而在纳米科技领域中，纳米薄膜技术的应用十分广泛。

目前，纳米薄膜技术已经应用到了诸如电子器件、节能建筑材料、光学器件、生物传感器等领域。

脉冲磁控溅射技术作为一种重要的纳米薄膜制备技术，在纳米科技中扮演着重要的角色。

脉冲磁控溅射技术是一种通过高速运动的离子与目标材料相互作用并沉积在基底上的制备纳米薄膜的方法。

该技术是在磁场下，气体放电后，使得金属离子在高速作用下轰击目标材料的表面，并在基底上沉积出薄膜。

相比于传统的溅射技术，脉冲磁控溅射技术具有以下优点：1. 高沉积速度：脉冲磁控溅射技术在相同的条件下，制备出的纳米薄膜比传统的溅射技术具有更高的沉积速度。

2. 沉积质量好：由于轰击目标材料的离子具有较高的动能，薄膜的沉积质量得到了保证。

3. 精密调控：脉冲磁控溅射技术可以通过改变离子束的能量、角度和频率等参数来达到精密调控，产生定向和控制性较好的纳米薄膜。

纳米薄膜在现代科学与技术的领域中起到了至关重要的作用。

而在纳米薄膜的制备技术中，脉冲磁控溅射技术的应用则更加广泛和深入。

首先，脉冲磁控溅射技术可以制备出纳米厚度的薄膜，不仅可以满足基本性质的需求，而且还可以在结构、电子、光学甚至是表面化学等方面得到有效调控；其次，脉冲磁控溅射技术可以在不同基底上进行制备，极大地扩展了其应用范围；最后，脉冲磁控溅射技术采用无污染无毒的制备方法，对于生物医用材料、环境保护等方面具有重要意义。

虽然脉冲磁控溅射技术在纳米薄膜制备领域中呈现出巨大的优势，但是在实际应用中还存在一些问题。

首先，脉冲磁控溅射技术对于基底材料的要求较高，需要选取适合的基底材料才能达到最佳的制备效果；其次，脉冲磁控溅射技术制备过程中难以避免的离子轰击可能会对材料的性质和结构造成一定影响，需要针对不同的材料进行相应的优化处理。

综上所述，脉冲磁控溅射技术作为一种重要的纳米薄膜制备技术，具有较高的沉积速度、精密调控以及优良的沉积质量。

脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜工艺研究＊梁凤敏，周灵平，彭　坤，朱家俊，李德意（湖南大学材料科学与工程学院，长沙４１００８２）摘要 采用脉冲磁控溅射法制备氢化微晶硅薄膜，利用Ｘ射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和四探针测试仪对薄膜结构和电学性能进行表征和测试，研究了衬底温度、氢气稀释浓度和溅射功率对硅薄膜结构和性能的影响。

结果表明：在一定范围内，通过控制合适的衬底温度、增大氢气稀释浓度及提高溅射功率，可以制备高质量的微晶硅薄膜。

在衬底温度为４００℃、氢气稀释浓度为９０％及溅射功率为１８０Ｗ的条件下制备的微晶硅薄膜，其晶化率为７２．２％，沉积速率为０．４８ｎｍ／ｓ。

关键词 脉冲磁控溅射　微晶硅薄膜　结晶性能　沉积速率中图分类号：ＴＫ５１４；ＴＢ３２１ 文献标识码：ＡＳｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｕｌｓｅｄ　Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ　Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ＭｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎ　Ｔｈｉｎ　ＦｉｌｍｓＬＩＡＮＧ　Ｆｅｎｇｍｉｎ，ＺＨＯＵ　Ｌｉｎｇｐｉｎｇ，ＰＥＮＧ　Ｋｕｎ，ＺＨＵ　Ｊｉａｊｕｎ，ＬＩ　Ｄｅｙｉ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ　ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ（μｃ－Ｓｉ∶Ｈ）ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｐｕｌｓｅｄ　ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．ＸＲＤ，Ｒａｍａｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ，ＳＥＭ　ａｎｄ　ｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ　ｐｒｏｂｅ　ｗｅｒｅ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｔｏ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃ－ｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｍｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅ，ｈｉｇｈ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ　ｂｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ．Ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ４００℃，ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　９０％ａｎｄ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　１８０Ｗ，ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｗｉｔｈ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｖｏｌｕｍｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｕｐ　ｔｏ　７２．２％ｃａｎ　ｂｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｉｓ　０．４８ｎｍ／ｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ｐｕｌｓｅｄ　ｍａｇｎｅｔｒｏｎ　ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ，ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ，ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　＊湖南科技计划项目（２０１１ＧＫ４０５０）　梁凤敏：女，１９８７年生，硕士生，主要从事微晶硅薄膜材料方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：８７０２０８ｌｆｍａｂ＠１６３．ｃｏｍ　周灵平：通讯作者，男，１９６４年生，教授，主要从事薄膜制备及电子封装材料方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｐｚｈｏｕ＠ｈｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 硅薄膜作为薄膜太阳能电池的核心材料越来越引起人们的重视，非晶硅薄膜太阳能电池由于存在转换效率低和由Ｓ－Ｗ效应引起的效率衰退等问题［１］，其推广应用受到了限制。