1 吉林建筑大学 寒地建筑综合节能教育部重点实验室，吉林 长春 130118
2 吉林建筑大学 电气与计算机学院，吉林 长春 130118
为了提高薄膜晶体管的性能，本文基于射频磁控溅射技术，采用氧化锌锡（ZTO）材料作为沟道层，在SiO2/p-Si衬底上制备高性能ZTO薄膜晶体管。采用AFM、XRD、UV-Vis研究了溅射功率对ZTO薄膜的表面形貌和光学性能的影响。使用半导体参数仪对ZTO薄膜晶体管进行电学性能的测试，利用XPS分析研究溅射功率对ZTO薄膜中元素组成和价态的影响，探索高性能薄膜晶体管的原理机制。实验结果表明，所有ZTO薄膜样品是非晶结构，表面致密，透光率均大于90%。适当增加溅射功率能够改善ZTO薄膜晶体管的电学性能。在90 W溅射功率下制备的薄膜晶体管综合性能较好，其饱和迁移率达到了15.61 cm2/（V·s），亚阈值摆幅为0.30 V/decade，阈值电压为-5.06 V，电流开关比为8.92×109。
薄膜晶体管 溅射功率 XPS分析 ZTO薄膜 thin-film transistor sputtering power XPS analysis ZTO thin film
1 五邑大学应用物理与材料学院，江门 529020
2 广东省科学院中乌焊接研究所，广州 510651
采用射频磁控溅射技术在硅衬底上制备了锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O, MCNO)薄膜并进行了后退火处理。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学测试仪器等测试手段对晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征。分析了不同射频溅射功率(60~100 W)对MCNO薄膜表面微观形貌、晶体结构和光学性能的影响。结果表明，在60~90 W下获得的薄膜表面致密且均匀，但在100 W下获得的MCNO薄膜表面晶粒尺寸显著增大。物相分析表明，采用射频磁控溅射沉积的MCNO薄膜主要为尖晶石结构，溅射功率对薄膜结晶质量和择优取向具有显著影响，在80 W下获得的MCNO薄膜结晶质量最佳。同时，拉曼光谱测试也表明该MCNO薄膜表现出最强的Mn4+-O对称弯曲振动和最小的压应力。紫外-可见-近红外光谱分析表明，MCNO薄膜的吸光范围主要在可见光-近红外波段，在80~90 W溅射功率下获得的MCNO薄膜在近红外波段表现出更强的吸收峰。射频溅射功率的改变会影响薄膜的厚度和结晶质量，从而对薄膜的光学带隙起到调控作用。光致发光光谱测试不同溅射功率下薄膜的缺陷峰发光强度，且在功率为80 W时沉积的薄膜具有最强紫外发射峰，表明改变溅射功率能够有效改善薄膜缺陷及提高晶体质量。
锰钴镍氧薄膜 射频磁控溅射 后退火 溅射功率 结构性能 光学性能 manganese cobalt nickel oxide thin film radio frequency magnetron sputtering post-annealing sputtering power structural property optical propery
1 贵州师范大学物理与电子科学学院，贵阳 550001
2 贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025
采用射频磁控溅射在蓝宝石衬底上制备了Mg2Si纳米晶薄膜，研究了Mg2Si烧结靶溅射功率(90~140 W)及溅射时间(10~60 min)对Mg2Si薄膜的结构和电阻率的影响。结果表明: 随着溅射功率增加，样品的XRD衍射峰逐渐增强; 但当功率超过100 W时，样品中出现了偏析出来的单质Mg。随着溅射时间增加，样品的XRD强度先增强后减弱，溅射时间为40 min时，样品的XRD衍射峰最强; 继续增加溅射时间，样品中出现微弱的MgO衍射峰。所有样品均呈现出Mg2Si晶体的特征拉曼峰，即256 cm-1附近的F2g模及347 cm-1附近的F1u(LO)模。随着溅射功率增加，样品的电阻率减小; 随着溅射时间增加，样品的电阻率先减小后增大，溅射时间为40 min时，样品的电阻率最小。
薄膜 射频磁控溅射 溅射功率 溅射时间 电阻率 Mg2Si Mg2Si thin film RF magnetron sputtering sputtering power sputtering time resistivity
北京工业大学 信息学部 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对AZO薄膜的影响,发现AZO薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。当Al溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10-4Ω·cm,可见光波段(400~700nm)平均透过率超过92%。随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5~20μm)的透过率逐渐增大,最大为40%。
AZO薄膜 双靶共溅射 Al溅射功率 快速退火 红外 AZO film dual target co-sputtering Al sputtering power rapid annealing infrared
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800
氟化钇薄膜由于具有优良的光学性能常被用于红外波段,通过优化磁控溅射工艺,成功地在锗基底上实现了厚度大于1 μm的氟化钇薄膜的制备,并分析了溅射功率对于氟化钇薄膜光学性能的影响。采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶红外光谱仪和原子力显微镜对样品的物相结构、化学成分、光学常数和表面粗糙度进行了表征和系统分析。研究表明在200 W的溅射功率下能够制备出氧原子数分数低于6%,在2~8 μm波长范围内折射率高于1.6的低吸收氟化钇薄膜。
薄膜 氟化钇薄膜 磁控溅射 溅射功率 折射率 中国激光
2021, 48(21): 2103001
1 蚌埠学院 数理学院 材料物理系, 安徽 蚌埠 233030
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 材料科学系, 南京 210016
采用射频磁控溅射的方法, 用96at% SnO2/4at% Sb2O3陶瓷靶在玻璃表面制备了锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜。研究了溅射功率、压强和后退火对薄膜近红外阻隔性能的影响, 并采用Uv-Vis-NIR透射光谱、霍尔效应测试仪、XRD和SEM等设备对薄膜的性能和结构进行了测试和分析。结果表明, 室温沉积的ATO薄膜近红外透光率较高, 但在氮气中退火后, 不同溅射压强和溅射功率下沉积的ATO薄膜的近红外透光率均显著降低。在氧含量为10%、压强为1.4Pa、溅射功率为200W时, 室温下沉积的ATO薄膜在氮气中500℃下退火1h后, 550nm处透光率由80.9%升高至85.8%, 2000nm处透光率由84.6%下降至23.0%。
磁控溅射 近红外阻隔 氮气退火 溅射功率 压强 magnetron sputtering ATO ATO film NIR blocking annealing in nitrogen sputtering power pressure
1 天津工业大学 材料科学与工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学 分离膜材料与膜过程国家重点实验室, 天津 300387
3 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100086
为了减少磁控溅射法沉积MgF2薄膜的F贫乏缺陷, 在工作气体Ar2中加入SF6作为反应气体, 在石英玻璃衬底上用射频磁控溅射法制备了MgF2薄膜, 研究了溅射功率对MgF2薄膜化学成分、微观结构和光学性能的影响。结果表明, 随着溅射功率从115 W增加到220 W, F: Mg的原子比不断增加, 185 W时达到2.02, 最接近理想化学计量比2 : 1;薄膜的结晶度先提高后降低, 最后转变为非晶态; MgF2薄膜的颗粒尺寸先是有所增加, 轮廓也变得更加清晰, 最后又变得模糊。MgF2薄膜的折射率先减小后增大, 在185 W时获得最低值, 550 nm波长的折射率1.384非常接近MgF2块体晶体;镀膜玻璃在300~1100 nm范围内的透光率(以下简称薄膜透光率)先增大后减小, 185 W时达到94.99%, 比玻璃基底的透光率高出1.79%。
MgF2薄膜 F贫乏 透光率 减反射 溅射功率 磁控溅射 MgF2 thin film F deficiency transmittance antireflection sputtering power magnetron sputtering
1 装备智能控制福建省高校重点实验室, 福建 三明 365004
2 三明学院 机电工程学院, 福建 三明 365004
采用射频磁控溅射和退火处理方法在普通玻璃基底上制备了N、Al共掺的ZnO薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、四探针电阻测试仪和紫外-可见光光谱及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段, 分析了溅射功率对薄膜表面形貌结构及光电性能的影响。研究结果表明: 不同溅射功率下所制备的薄膜均为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构, 在可见光范围内, 平均透过率都超过了85%; 在溅射功率为140W条件下, N、Al共掺的ZnO薄膜显示出p型导电特性。
ZnO薄膜 射频磁控溅射 退火处理 溅射功率 光电性能 ZnO film RF magnetron sputtering annealing treatment sputtering power photoelectric property
贵州民族大学 材料科学与工程学院 贵州省普通高等学校光电信息分析与处理特色重点实验室, 贵阳 550025
使用射频磁控溅射法,基于不同溅射功率(58、79、116、148和171W)条件在玻璃基底上室温制备了Zn-Sn-O(ZTO)薄膜, 并探讨了溅射功率对薄膜的结构、电学性能和光学性能的影响。结果表明, 提高溅射功率有助于提升薄膜的沉积速率; XRD分析表明不同溅射功率条件下制备的ZTO薄膜均具备稳定的非晶结构; 随着溅射功率的增加, 薄膜的电阻率下降, 光学吸收边“红移”(光学禁带宽度从3.77eV减小到3.62eV); 整体来看, 在58~148W溅射功率范围内制备的ZTO薄膜具备较好的可见光透明性, 其在380~780nm可见光范围内的平均透过率均超过85%。
ZTO薄膜 射频磁控溅射 溅射功率 电学性能 光学性能 zinc-tin-oxide thin films radio frequency magnetron sputtering sputtering power electrical properties optical properties
