Ag-Si 纳米薄膜的磁控溅射法制备及其光学性质研究.

掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究的开题报告
一、研究背景
随着纳米技术的发展，其在多个领域都展现出了巨大的应用潜力，而掺杂纳米材料则是其中的研究热点之一。

纳米碳化硅是一种具有良好光学和力学性能的材料，具有很高的硬度和化学惰性，在一些领域中具有广泛的应用前景。

通过对其进行掺杂，可以进一步改变其电子结构，从而改善其光学性质，提高其应用性能。

二、研究目的
本研究旨在通过制备掺杂纳米碳化硅薄膜，探究其光学特性及其与掺杂元素的关系，为其在光学、电子学等领域的应用提供参考。

三、研究内容
本研究将从以下几个方面进行探究：
（1）纳米碳化硅薄膜的制备：采用化学气相沉积（CVD）技术制备纳米碳化硅薄膜，并探究其制备条件对薄膜结构和性质的影响。

（2）掺杂元素的选择：选择适宜的掺杂元素，如氮、硼等，并探究其不同掺杂浓度对纳米碳化硅的影响。

（3）光学特性的研究：通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等方法研究掺杂纳米碳化硅的光学特性，探究掺杂元素对其光学性质的改变。

四、研究意义
随着信息时代的到来，对高性能材料的需求越来越高。

纳米碳化硅由于其良好的光学和力学性能，在光学、电子学等领域有着广泛应用前景。

而通过对其进行掺杂，则可以进一步改善其光学性能，提高其应用性能。

因此，本研究的意义在于，为纳米碳化硅的应用提供新的思路和方法，为其在信息技术领域等多个方面的应用提供可能性。

《AlxGa1-xN纳米材料的制备及其光学性能的研究》一、引言随着纳米科技的飞速发展，AlxGa1-xN纳米材料因其独特的物理和化学性质，在光电子器件、半导体材料等领域展现出巨大的应用潜力。

AlxGa1-xN纳米材料因其组成元素铝和镓的比例可调，使其具有独特的光学和电学性能。

本文旨在探讨AlxGa1-xN 纳米材料的制备方法及其光学性能的研究。

二、AlxGa1-xN纳米材料的制备1. 制备方法AlxGa1-xN纳米材料的制备主要采用物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等方法。

其中，分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）是两种常用的制备技术。

本文采用MOCVD技术，通过调整铝镓比例，成功制备出AlxGa1-xN纳米材料。

2. 制备过程制备过程主要包括以下几个步骤：首先，准备好衬底和源材料；其次，将源材料蒸发并输送到反应室，在衬底上形成纳米结构；最后，进行退火处理，以提高材料的结晶质量和光学性能。

三、光学性能研究1. 吸收光谱通过测量AlxGa1-xN纳米材料的吸收光谱，可以了解其光学带隙和能级结构。

随着铝镓比例的改变，AlxGa1-xN纳米材料的吸收边发生红移或蓝移，表明其光学带隙可调。

此外，吸收光谱还显示出明显的量子限域效应。

2. 发光性能AlxGa1-xN纳米材料具有优异的光致发光性能。

通过测量其发光光谱和发光强度，可以评估其光学质量。

随着铝镓比例的调整，AlxGa1-xN纳米材料的发光颜色可从绿色变为蓝色甚至紫外光区域。

此外，其发光强度和半峰宽等参数也表现出良好的可调性。

四、结论本文采用MOCVD技术成功制备了AlxGa1-xN纳米材料，并对其光学性能进行了深入研究。

实验结果表明，AlxGa1-xN纳米材料具有可调的光学带隙、显著的量子限域效应以及优异的光致发光性能。

这些特性使得AlxGa1-xN纳米材料在光电子器件、半导体材料等领域具有广泛的应用前景。

五、展望未来，AlxGa1-xN纳米材料的研究将主要集中在以下几个方面：一是进一步优化制备工艺，提高材料的结晶质量和光学性能；二是研究AlxGa1-xN纳米材料在光电子器件中的应用，如发光二极管、激光器等；三是探索AlxGa1-xN纳米材料在其他领域的应用潜力，如生物医学、能源等领域。

磁薄膜的制备和磁学性质研究近年来，随着人类科技的不断进步，磁性材料的发展也越来越被重视。

而磁薄膜作为一种新兴的材料，在磁性领域中受到越来越多的关注。

这是因为，磁薄膜在一些领域展现出了独特的应用性能，例如，计算机硬盘上的读写头就是使用磁薄膜技术制成的。

那么，什么是磁薄膜呢？简单来说，磁薄膜是指薄而均匀的磁性膜，其厚度通常在纳米到微米级别之间。

同样，可以将磁薄膜分为反铁磁、铁磁和负渗透磁等类型。

反铁磁材料主要有Cr, Mn以及FeMn等合金，其磁矩垂直于薄膜面；铁磁材料则是指铁、镍等组成的合金，其磁矩平行于薄膜面；负渗透磁则是指一种特殊的铁磁性材料，如FeCuV首先形成一个满格非磁性化合物再加入一定的Co和Ni。

要制备磁薄膜，首先需要选定基板材料。

通常情况下，基板材料使用的是单晶硅、玻璃、石墨、高聚物等，而在这些基板上一般涂覆一层金属，如Cr、Mo、W、Ta、Ti等作为结构层。

然后在结构层上再涂覆一层功能材料，例如Fe、Ni、Co等。

制备磁薄膜有两种常用的方法：一种是物理气相沉积法（PVD），另一种是化学气相沉积法（CVD）。

在这两种方法中，PVD法被认为是制备磁薄膜的最佳方法。

因为PVD法可以制备高质量的磁薄膜，同时操作简单、易于控制。

而CVD法则依靠高温等条件来进行，对设备的耐受性要求比PVD法高，但因此其也有独特的优势。

除了制备方法，磁薄膜的磁学性质也是一个受关注的问题。

在磁薄膜中，磁学性质主要表现为磁各向异性、磁滞回线和剩磁等。

其中，磁各向异性是磁薄膜在不同方向上表现出不同的磁学性质；磁滞回线是指当外加磁场强度改变时，磁薄膜磁化强度的反应曲线；剩磁则是指材料在去磁场的条件下，磁化强度不为零，其大小则与外加磁场的强度有关。

针对磁薄膜磁学性质的研究，通常需要使用一些仪器和设备。

例如，磁滞回线的测量可以使用霍尔探针、SQUID和振幅磁力计等仪器；而磁各向异性则可以使用干涉仪等设备来检测。

总结来看，磁薄膜的制备和磁学性质研究是磁学领域中的重要课题之一。

纳米Ag夹层ZnO薄膜的光电性能闫金良;孙学卿;曲崇;赵银女【摘要】用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下制备了Ag纳米夹层结构ZnO薄膜.用X射线衍射仪、紫外.可见分光光度计、四探针电阻测量仪和原子力显微镜对薄膜样品的结构、光学透过率、面电阻和表面形貌进行表征.结果表明,ZnO衬底有利于Ag夹层形成连续膜.随着Ag层厚度的增加,Ag 夹层ZnO薄膜呈现多晶结构,Ag(111)衍射峰强度增强,面电阻先迅速下降后缓慢下降.随着ZnO膜厚度的增加,Ag夹层ZnO薄膜的透射峰红移.制得样品的最佳可见光透过率高达92.3%,面电阻小于4.2Ω/□.【期刊名称】《纳米技术与精密工程》【年(卷),期】2010(008)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】Ag夹层;ZnO薄膜;光学性能;电学性能【作者】闫金良;孙学卿;曲崇;赵银女【作者单位】鲁东大学物理与电子工程学院,烟台,264025;鲁东大学物理与电子工程学院,烟台,264025;鲁东大学物理与电子工程学院,烟台,264025;鲁东大学物理与电子工程学院,烟台,264025【正文语种】中文【中图分类】TN304.4氧化锌(ZnO)是一种宽带隙Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，在室温下的直接光学带隙为3.37 eV.ZnO相对于ITO而言[1-2]，具有价格便宜、无毒、高化学稳定性和热稳定性等优点.作为一种重要的光电子信息材料，ZnO透明导电膜在发光器件、液晶显示器、非晶硅太阳能电池等领域具有广泛的应用前景.在ZnO薄膜中掺入Al、Ga等杂质[3-4]，可以有效地降低薄膜的电阻率，改善薄膜的性能.用不同方法制备掺杂ZnO透明导电膜已有比较多的研究.近年来，随着薄膜制备技术的进步，采用纳米夹层结构制备透明导电膜成为可能[5-6].考虑到Ag具有优良的导电性能，而且其带间跃迁始于4 eV附近，在可见光区具有相对较低的光吸收系数，将Ag膜作为ZnO膜中间的纳米夹层，不仅具有透明导电性能，而且可有效阻挡太阳热辐射，避免器件过热加速老化等问题.本文中用磁控溅射法在室温下制备出Ag纳米夹层结构ZnO薄膜，研究了Ag夹层ZnO薄膜的结构、光学性能和电学性能.1 实验Ag夹层ZnO薄膜是用JPG-450H型磁控溅射仪制备的.系统本底真空4×10-4 Pa，靶的直径为6 cm，靶到衬底的距离为5.5 cm.ZnO陶瓷靶和Ag靶的纯度为99.99%，溅射所用气体是纯度99.999%的氩气，衬底为载玻片，衬底温度为室温，溅射气体压力为1.0 Pa.用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶制备ZnO薄膜，溅射频率为13.56 MHz，溅射功率为40 W；用直流磁控溅射Ag靶制备纳米Ag夹层膜，溅射功率为18 W.用旋转衬底的方法分别沉积ZnO薄膜和纳米Ag膜，制备Ag夹层ZnO薄膜.用Y-2000型X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)研究薄膜样品的结构, 薄膜的表面形貌用Multimode Nanoscope IIIA型原子力显微镜(AFM)观察，用TU-1901双光束紫外可见分光光度计测量薄膜样品的光学透过率，用SDY-4型四探针电阻测量仪测量薄膜方块电阻.2 结果和讨论2.1 结构分析图1为ZnO单层厚度60 nm、中间Ag夹层厚度不同时Ag夹层ZnO薄膜的XRD谱图.当Ag层的厚度为4.0 nm时，Ag(111)衍射峰尚未出现；当Ag层的厚度为8.5 nm时，Ag(111)衍射峰出现，随着Ag层厚度的增加，Ag(111)衍射峰的强度逐渐增加；继续增加Ag层厚度至20.0 nm时，Ag(200)衍射峰也随之出现.ZnO(002)衍射峰强度随Ag层厚度的增加逐渐增强，在11 nm时衍射强度达最大值，随后逐渐减小.可见Ag夹层ZnO薄膜呈现多晶结构.由谢乐公式[7]可知，晶粒的直径D= kλ/(βcosθ)，其中k取0.9，θ为衍射角，λ为X射线的波长，β为峰的半高宽.从XRD谱图可以看出，随着Ag层厚度的增加，Ag(111)半高宽度减小，中间Ag夹层的平均晶粒尺寸增大.当Ag夹层的厚度由11.0 nm增至20.0 nm时，Ag的晶格常数由0.409 96 nm增大到0.410 51 nm，与Ag粉末晶格常数标准值0.408 62 nm相比，Ag夹层的晶格常数均偏大.可以看出Ag夹层的晶格常数随着厚度的增加而增大.图1 Ag膜厚度不同时Ag夹层ZnO薄膜的XRD谱图图2为Ag膜的表面形貌，当沉积在玻璃上的Ag膜为4.0 nm时，表面凹凸不平，并出现许多孔洞；随着Ag膜厚度的增加，孔洞减少，表面逐渐平整.比较ZnO和玻璃衬底上的11.0 nm厚的Ag膜表面形貌可知，ZnO衬底有利于Ag膜形成连续膜，这是因为多晶衬底比非晶衬底有利于Ag膜形成晶状结构[8].2.2 光学性质图3为ZnO单层厚度60 nm、Ag夹层厚度不同时的Ag夹层ZnO薄膜的光透过率曲线.当Ag夹层厚度为11.0 nm时，Ag夹层ZnO薄膜在可见光区554 nm处的透过率高达92.3%.Ag夹层的厚度高于或低于11.0 nm时，透过率都有所下降.由于Ag夹层是以三维的岛状生长模式在ZnO膜上成长，Ag夹层的厚度为11.0nm时，Ag刚好形成连续膜，界面处的粗糙度减小，在可见光区的透过率提高.Ag 夹层的厚度低于11.0 nm时，还未形成连续结构，仍以岛状形式存在，界面处的粗糙度较大，入射光散射几率大.当Ag夹层的厚度为20.0 nm时，Ag膜的反射明显增强，透过率显著下降.图2 Ag膜的原子力显微镜照片图3 Ag膜厚度不同时Ag夹层ZnO薄膜的光学透过率曲线图4 ZnO膜厚度不同时Ag夹层ZnO薄膜的光学透过率曲线图4为Ag夹层厚度11.0 nm 、ZnO膜厚度不同时的Ag夹层ZnO薄膜的光透过率曲线.随着ZnO膜厚度的增加，Ag夹层ZnO薄膜的最大透过率先增加后减小，透射峰向长波方向移动.随着ZnO膜厚度的增加，薄膜的光学常数n、k发生变化.结合光学的有关知识，可知选择合适厚度的ZnO膜可使光线在Ag膜前后表面反射光振幅相等且反相，相互干涉而抵消，起到很好的增透效果.在近红外光区，随着ZnO膜厚度的增加，Ag夹层ZnO薄膜的光透过率增加.2.3 电学性质图5 面电阻随Ag夹层厚度的变化曲线图5为Ag夹层ZnO薄膜的面电阻随Ag夹层厚度的变化曲线，上层和下层ZnO 膜厚度为60 nm.Ag夹层的厚度从4.0 nm增加到11.0 nm时，Ag夹层ZnO薄膜的面电阻迅速下降，面电阻从32.5 Ω/□下降到4.2 Ω/□.继续增加Ag膜的厚度，面电阻减小越来越缓慢，当Ag膜的厚度为20.0 nm时，Ag夹层ZnO薄膜的面电阻为2.2 Ω/□.可以近似地认为Ag夹层ZnO薄膜的面电阻是由各层薄膜的面电阻并联而成，有如下公式：(1)式中：RZAZ为Ag夹层ZnO薄膜的面电阻；RAg为Ag膜的面电阻；RZnO为上层ZnO或下层ZnO的面电阻.由于室温下制备的纯ZnO膜的面电阻远大于Ag夹层的面电阻[9]，Ag夹层ZnO薄膜的面电阻主要取决于Ag夹层的面电阻.磁控溅射Ag膜是以岛状模式形成和成长的.随着膜厚的增加，由独立的晶核逐渐过渡到小岛阶段，经过小岛长大和岛的联并直至形成连续薄膜.在Ag膜的初期生长阶段，薄膜完全由孤立的小岛组成，膜为岛状结构，岛与岛之间电子的传导是通过基片进行的，其导电机制为热电子发射和激活隧道效应[10]，故面电阻很大，表现出非金属性质；随着膜厚的增加，小岛长大和岛联并形成网状结构薄膜，传导电子穿过优先导电通路而形成渗透电流，薄膜的面电阻随平均膜厚的增加而急剧减小，呈现出非金属-金属转变；当形成连续膜后，薄膜表现出金属特性，其面电阻随膜厚的增加而缓慢减小.因为当薄膜的厚度与其块材电子的平均自由程相近甚至比它小时，膜中的传导电子主要受到薄膜的表面和晶界的非弹性散射作用.对于很薄的连续薄膜，膜面很粗糙，晶粒较小，晶界较多，对传导电子的非弹性散射作用很强，此时电阻率相对较大；随着膜厚的增加，膜面变得相对平滑，晶粒逐渐长大，晶界相应减小，传导电子受到它们的非弹性散射作用相对减弱，电阻率相应减小.可见在不同Ag夹层厚度阶段，Ag夹层ZnO薄膜具有不同的导电特性.随着Ag夹层厚度增加，Ag夹层ZnO薄膜的面电阻经历了岛状膜的极大、网状膜的急剧减小和连续膜的缓慢减小.Ag夹层ZnO薄膜面电阻变化过程主要是由于Ag膜在不同生长阶段具有不同微结构所致.3 结语利用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下成功制备了Ag夹层ZnO薄膜.在Ag夹层ZnO薄膜中，ZnO衬底有利于Ag夹层形成连续膜.随着Ag夹层厚度增加，Ag夹层ZnO薄膜呈现多晶结构，Ag (111)衍射峰强度增强，ZnO (002)衍射峰强度先增强，在11 nm时衍射强度达最大值，后逐渐减小.面电阻随Ag夹层厚度增加先急剧减小后缓慢减小.随着ZnO膜厚度的增加，Ag夹层ZnO薄膜的光透射峰红移.Ag夹层ZnO薄膜面电阻的变化主要是由于Ag膜在不同生长阶段具有不同的微结构所致.制得Ag夹层ZnO薄膜的最佳可见光透过率高达92.3%,面电阻小于4.2 Ω/□.【相关文献】[1] Betz U, Olsson M K, Marthy J, et al. On the synthesis of ultra smooth ITO thin films by conventional direct current magnetron sputtering [J]. Thin Solid Films, 2008, 516 (7): 1334-1340.[2] Hosono H. Recent progress in transparent oxide semiconductors: Materials and device application [J]. Thin Solid Films, 2007, 515(16): 6000-6014.[3] Ma Quanbao, Ye Zhizhen, He Haiping, et al. Preparation and characterization of transparent conductive ZnO:Ga films by DC reactive magnetron sputtering[J]. Materials Characterization, 2008, 59(2): 124-128.[4] Guillen C, Herrero J. Transparent and conductive ZnO:Al thin films grown by pulsed magnetron sputtering in current or voltage regulation modes[J]. Vacuum, 2008, 82(6): 668-672.[5] Chen Shiwei, Koo Chunhao. ITO-Ag alloy-ITO film with stable and high conductivity depending on the control of atomically flat interface [J]. Materials Letters, 2007, 61(19/20): 4097-4099.[6] Guillen C, Herrero J. Transparent conductive ITO/Ag/ITO multilayer electrodes deposited by sputtering at room temperature [J]. Optics Communications, 2009, 282(4): 574-578.[7] Cullity B. Elements of X-Ray Diffraction [M]. London: Addisonwesley, 1959.[8] Tsuda Y, Omoto H, Tanaka K, et al. The underlayer effects on the electrical resistivity of Ag thin film [J]. Thin Solid Films, 2006, 502(1/2): 223-227.[9] Fang Z B, Tan Y S, Gong H X, et al. Transparent conductive Tb-doped ZnO films prepared by RF reactive magnetron sputtering[J]. Materials Letters, 2005, 59(21): 2611-2614.[10] 曲喜新. 薄膜物理[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1986.Qu Xixin. Thin Film Physics [M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press,1986(in Chinese).。

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。

中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的研究的开题报告题目：中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的研究一、研究背景和意义减反射膜广泛应用于太阳能电池板、显示器、眼镜镜片等领域，可显著提高光学器件的透光率和视觉清晰度。

目前常用的减反射膜材料包括氧化镁、氧化钛、氧化硅等，但这些材料的制备成本高、工艺复杂，且在一定波长范围内的减反射效果有限。

近年来，中空二氧化硅纳米粒子因其调控光学性能的特点，在减反射薄膜领域受到了广泛关注。

中空二氧化硅纳米粒子具有低密度、高孔容、高比表面积等优势，可有效增强光与材料之间的相互作用，从而实现更好的减反射效果。

因此，以中空二氧化硅纳米粒子为原料制备减反射薄膜具有巨大的应用潜力。

本研究旨在探究中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的技术路线，优化工艺参数，提高减反射效果和制备效率，进而提高中空二氧化硅纳米粒子在光学器件中的应用价值。

二、研究内容和方法1. 中空二氧化硅纳米粒子制备技术研究：采用溶胶-凝胶法制备中空二氧化硅纳米粒子，探究反应条件对粒子形貌和大小的影响。

2. 减反射薄膜制备研究：以中空二氧化硅纳米粒子为原料，通过自组装过程制备减反射薄膜，研究不同工艺参数对减反射效果的影响。

3. 光学性能测试分析：采用紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜等仪器测试减反射薄膜的光学性能和表面形貌，评估减反射效果和制备质量。

三、预期成果1. 中空二氧化硅纳米粒子的制备工艺优化方案，为制备高性能减反射薄膜提供技术支持。

2. 减反射薄膜制备成果，包括制备工艺、薄膜性能测试和表征结果等，初步探究中空二氧化硅纳米粒子在减反射薄膜中的应用前景及优越性。

四、研究进度安排时间节点 | 研究任务2021.10-2021.12 | 1. 中空二氧化硅纳米粒子制备技术研究2022.01-2022.03 | 2. 减反射薄膜制备研究2022.04-2022.06 | 3. 光学性能测试分析2022.07-2022.09 | 撰写研究论文，准备答辩五、参考文献1. Fu, Q., & Jiang, P. (2011). Colloidal crystals with tunable colors and their use as photonic papers. Angewandte Chemie International Edition, 50(48), 11364-11380.2. Kim, J. H., Lee, S. S., & Kim, Y. J. (2019). Synthesis and tribological characteristics of silicon-doped TiO2 nanocomposite coatings for corrosion protection and friction reduction. Applied Surface Science, 476, 405-413.3. Wang, Y., Wu, X., Wang, J., & Zhou, D. (2020). Preparation of Zinc Oxide Coated on Polyimide Film by Chemical Bath Deposition Method. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 8(01), 36-44.4. Yoon, H. K., Lee, W., & Lee, H. (2020). Tuning Plasmon Resonances of Colloidal Silica Nanoparticle Monolayers by Polymer-Coating-Induced Surface Roughness. ACS Applied Materials & Interfaces, 12(24), 27160-27169.。

基于磁控溅射技术的氮化硅薄膜制备及其应用氮化硅薄膜是一种重要的功能性薄膜，广泛应用于光电器件、微电子、电子陶瓷、生物传感等领域。

传统的氮化硅薄膜制备方法包括热氧化法、热CVD法、PECVD法等，但这些方法有着成本高、制备时间长、膜质量难以控制等缺点。

因此，基于磁控溅射技术的氮化硅薄膜制备方法逐渐成为研究热点。

磁控溅射技术是一种利用磁场控制离子轨迹并加速的物理气相沉积技术，具有制备高质量、高纯度薄膜的优势。

在氮化硅薄膜的制备中，该技术更能实现薄膜的高效制备和优质控制。

制备氮化硅薄膜的过程主要包括以下几个步骤：1.准备薄膜沉积用的材料：通常采用Si3N4靶材。

2.加入惰性气体和反应气体：惰性气体如氩气，用于激发靶材表面的原子或离子；反应气体如氮气，与激发后的原子或离子进行反应生成氮化硅薄膜。

3.加入磁场：用磁场控制离子轨迹并加速，获得稳定的离子束，使其准确进入反应区域沉积。

4.进行沉积：将靶材置于真空室中，施加高压，通过加电流使靶材表面发射原子或离子形成靶材等离子体，然后经过离子加速器进行加速，最后被氮气还原成氮化硅薄膜。

基于磁控溅射技术制备的氮化硅薄膜具有许多优异的性能，如高致密性、低介电常数、高硬度、高化学稳定性和很好的耐磨性，可以应用于光学滤波、隔热、防辐射、生物传感器等众多领域。

例如，在光电器件中，氮化硅薄膜可以作为高折射率膜应用于光纤接口和光波导上，同时还可以用于制备高压活块、高压平板等光电器件的绝缘层；在微电子领域，氮化硅薄膜可以作为微电机的防臭层、触控屏的ITO透明导电层应用；在生物传感领域，氮化硅薄膜可以作为生物传感器的酶膜、电极材料或其他生物探测层。

当然，随着技术的不断发展，基于磁控溅射技术的氮化硅薄膜制备方法也在不断优化中。

例如，利用微波辅助的磁控溅射方法，可以提高沉积速率和薄膜品质；利用双阴极磁控溅射方法，则可以有效减少沉积过程中的电子温度和能量，使薄膜结构更加致密和均匀。

综上所述，基于磁控溅射技术的氮化硅薄膜制备技术具有制备高质量、高纯度薄膜的优势，具有广泛的应用前景，值得进一步的研究和应用。

《磁控溅射法低温制备ITO透明导电薄膜工艺研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，透明导电薄膜在太阳能电池、触摸屏、液晶显示等领域得到了广泛应用。

ITO（氧化铟锡）因其高导电性、高可见光透过率等优点，成为了透明导电薄膜的首选材料。

而磁控溅射法作为一种制备ITO透明导电薄膜的常见方法，具有薄膜质量高、工艺控制灵活等优点。

本文旨在研究磁控溅射法在低温环境下制备ITO透明导电薄膜的工艺过程及其性能表现。

二、磁控溅射法的基本原理磁控溅射法是一种物理气相沉积技术，其基本原理是在真空环境下，利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材中的原子或分子脱离表面，并沉积在基底上形成薄膜。

在磁控溅射过程中，磁场的作用使得等离子体在靶材表面形成环状运动，提高了等离子体的密度和利用率，从而提高了薄膜的制备效率和质量。

三、低温制备ITO透明导电薄膜的工艺研究1. 靶材选择与预处理选择纯度较高的ITO靶材，并进行预处理，如清洗、抛光等，以提高薄膜的质量。

同时，根据需要调整靶材的形状和尺寸，以满足不同的工艺需求。

2. 基底的选择与预处理选择合适的基底材料，如玻璃、石英等，并进行清洗、干燥等预处理，以提高基底与薄膜的结合力。

3. 磁控溅射工艺参数设置（1）溅射气体：选择氩气作为溅射气体，通过调整气体流量和压力来控制溅射速率和薄膜质量。

（2）溅射功率：根据实验需求调整溅射功率，以获得合适的薄膜厚度和导电性能。

（3）基底温度：在低温制备过程中，基底温度的控制尤为重要。

通过调整加热装置，将基底温度控制在合适的范围内，以保证薄膜的结晶性能和导电性能。

4. 薄膜制备过程及性能表征在磁控溅射过程中，通过实时监测薄膜的生长过程，观察薄膜的形貌、厚度等参数。

同时，利用X射线衍射、四探针测试等手段对薄膜的结晶性能、导电性能等进行评价。

根据实验结果，优化工艺参数，提高薄膜的性能。

四、实验结果与讨论1. 薄膜的形貌与结构分析通过SEM（扫描电子显微镜）观察薄膜的表面形貌，发现薄膜表面光滑、致密，无明显缺陷。

浙江理工大学物理实验报告薄膜技术及应用姓名：刘彬学号：200920101017班级：应用化学物理实验室实验名称：Cu3N薄膜的制备组别：1 日期：2010年12月20日成绩一、实验目的1．熟悉磁控溅射法的原理及其操作。

2．了解Cu3N薄膜的晶体结构与其制备工艺参数之间关系。

二、实验试剂及仪器JGP560CC型磁控溅射仪三、实验原理磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子；新电子飞向基片，Ar在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。

在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。

若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。

由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。

磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。

入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。

在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

四、实验过程：利用JGP560CC型磁控溅射仪，采用射频磁控溅射方法，按照表1中的工艺参数在玻璃基底上成功制备了Cu3N薄膜。

溅射时所用靶材为99.99%Cu靶，靶的直径为5cm，厚度2.5mm；靶和基片之间的距离为65mm；溅射所用气体是99.999%高纯氮气和氩气。

将基底在放入真空室之前，分别用丙酮和酒精超声波清洗，溅射前将真空室气压抽至2×10-5Pa，并通人氩气预溅射5min以清洗靶面；随后通入适量反应气体N2，两种气体的流量分别使用质量流量计控制，总气压为1 Pa。

磁控纳米光学镀膜磁控纳米光学镀膜是一种新兴的技术，它利用了磁控溅射技术和纳米材料的特性，将金属或半导体材料溅射到基底上，形成一层具有特定光学性质的薄膜。

这种薄膜可以被广泛应用于光学器件、太阳能电池、光电子器件等领域。

磁控溅射技术是一种利用磁场控制离子轨迹的溅射技术，它可以制备高质量的薄膜，并且具有高效、环保、可控性好等优点。

而纳米材料则具有独特的物理、化学和光学性质，例如量子效应、表面增强拉曼散射、局域表面等离子体共振等。

将这两种技术相结合，可以制备出具有优异光学性能的纳米光学镀膜。

磁控纳米光学镀膜的制备方法通常包括以下步骤：首先，选择适合的基底材料，例如玻璃、硅片、聚合物等；其次，选择合适的溅射材料，例如金属、半导体等；然后，在溅射室内建立磁场，并控制离子轨迹，使其沿着预定的方向运动；最后，控制溅射参数，如气压、电流、功率等，使材料在基底上形成一层均匀、致密、具有良好光学性质的薄膜。

磁控纳米光学镀膜的应用非常广泛。

在光学器件方面，它可以制备出高透过率、低反射率、高折射率、高吸收率等光学性能优异的薄膜，例如光学滤波器、透镜、反射镜等。

在太阳能电池方面，它可以制备出高效率、稳定性好、光谱响应范围广等特点的薄膜，例如透明导电膜、反射镜、光学吸收层等。

在光电子器件方面，它可以制备出高灵敏度、高分辨率、高稳定性等特点的薄膜，例如光纤传感器、光电子器件、光学存储器等。

然而，磁控纳米光学镀膜也存在一些挑战和问题。

首先，制备过程中需要精确控制多个参数，如磁场、气压、电流、功率等，这对设备和操作人员的要求较高。

其次，纳米材料的制备和表征也是一个复杂的过程，需要采用先进的实验手段和分析技术。

此外，纳米光学镀膜在应用中还面临着稳定性、可靠性、成本等问题。

总之，磁控纳米光学镀膜是一种具有广泛应用前景的新兴技术，它可以制备出具有优异光学性能的纳米薄膜，为光学器件、太阳能电池、光电子器件等领域提供了新的解决方案。

随着技术的不断发展和完善，相信磁控纳米光学镀膜将会在未来的科技领域中发挥越来越重要的作用。

南宁2010磁控溅射氧化钛薄膜的光学性能王丽格黄美东张琳琳李鹏佟莉娜天津师范大学，物理与电子信息学院，天津300387摘要：在常温下，采用反应磁摔溅射法在K 9双面抛光玻璃基底E 制备氧化钛薄膜，采用XRD ，光 栅光谱仪、椭偏仪对样品进行测试，拟合分析得到薄膜的折射率_；}lI 厚度等光学参数。

结果表明氧化 钛纳米薄膜旱非晶态，在可见光波段吸收小、是透明的，是用来构成一维光子晶体的理想组份，对 其光学性能的基础研究为以后光子晶体的结构设计具有积极的意义。

关键词：氧化钛薄膜；磁控溅射；透射谱；折射率The Optical Properties of Titanium Oxide Film by MagnetronSputteringWa n g Lige ，H uang Meidong ，Zhang Linli n ，L i P eng ，T ong L inaCollege ofPhysi cs an d E le ct ro ni c In f o r ma t i o n Scien ce ，Ti an ji nNormal Univ ers ity ,T ian jin 300387，ChinaAbstrac t ：A t it a ni u m o x i d e fi lm w as d ep o s it e d at room t e m p e r a t u r e b y ma gne tron sp utt er ing onto K9 glas s of wh ic h both side s wer e po li s he d ．X R D ，el l ip so m e!t er and g ra ti ng s p e c t r o me t e r we r e emp lo ye d to measu re the stru ct ure and optical p ro pe rt ie s of th e f il m ．Th e re sults s ho w that th e ti ta n iu m o xi d e fil m i s a mo rp ho us and is t ra n sp ar e nt with v e ry lit tle ab so rp ti on ．I t is an ideal ca n d i d at e co mp o ne nt for o n e -d i me n s i o n a l photonic cry s ta ls ．Keyw ord s ：T ita niu m o xi d e film ；Magnetron s p u t t e r i n g ；T r a n s m i s s io n ；R e f r a c t i v e i n de x1．引言氧化钛薄膜具有优良的介电、压电、气敏和光催化性能，在微电子、光学、传感器和光催化方 面有着重要的应用，氧化钛坚硬、抗化学腐蚀，在整个可见和近红外光谱区都是透明的，并且有很 高的折射率【l 】。