單相Ag2O光存儲和磁光存儲薄膜的射頻磁控濺射研究.pdf

1、本文利用射頻磁控濺射(RF sputtering)技術,通過調(diào)制氧氬比(OFR=[02]/[Ar])、襯底溫度(T)和濺射功率(P)在玻璃襯底上制備了一系列單相Ag2O薄膜,并重點研究了不同工藝參數(shù)對Ag2O薄膜的微結(jié)構和光學性質(zhì)的影響。利用X射線衍射譜和掃描電子顯微鏡對薄膜的微結(jié)構和表面特性進行了表征；利用分光光度計、橢圓偏振光譜技術和經(jīng)典的單振子模型研究了Ag2O薄膜的光學性質(zhì),并擬合了與薄膜光學性質(zhì)相關的光學常數(shù)等物理參數(shù)。在此基

2、礎上,通過構建通用振子模型研究了薄膜的微結(jié)構和光學性質(zhì)之間的關系。主要的創(chuàng)新性研究結(jié)果如下:
　　 1.用RF sputtering技術制備了單相的Ag2O薄膜,使氧化銀薄膜熱分解臨界溫度降低到約200℃。提出將RF sputtering技術制備的單相Ag2O薄膜取代兩相結(jié)構的AgxO薄膜有可能有效解決AgxO在短波方向的光存儲和磁光存儲應用瓶頸。
　　 2.采用RF sputtering技術,在T=200℃,OFR=0

3、.667,P=200W條件下制備了具有最好的<111>擇優(yōu)取向的單相Ag2O薄膜。隨著P從120 W增大到240 W,薄膜的<111>方向上的平均晶粒尺寸會先從22.92 nm增大到27.96nm,然后再減小到26.66 nm,薄膜表面結(jié)構會從均勻、致密的表面結(jié)構向疏松、多孔結(jié)構的演變。
　　 3.采用RF sputtering技術,在P=200 W,OFR=0.667條件下通過改變T制備了一系列的Ag2O薄膜。T≤200℃時,

4、制備的Ag2O薄膜均呈現(xiàn)出良好的<111>擇優(yōu)取向。隨著T從100℃升高到225℃,Ag2O薄膜的結(jié)晶趨于變差。隨著T的增大,Ag2O薄膜<111>方向上的平均晶粒尺寸從17.79 nm增加到30.60 nm.。薄膜的表面結(jié)構明顯呈現(xiàn)了從均勻、致密的表面結(jié)構向疏松、混亂溝壑結(jié)構的演變。薄膜透明區(qū)的反射率和透射率隨T的逐漸增大逐漸降低,而吸收率逐漸增高。隨著T的增大,制備的Ag2O薄膜的光學帶隙Eg,opt總體從3.25 eV減小到2.7

5、7 eV。
　　 4.利用RF sputtering技術,在T=200℃,P=200 W的條件下通過改變OFR制備了一系列的Ag2O薄膜,其中OFR=0.667條件下制備的單相Ag2O薄膜的質(zhì)量最好,該薄膜具有明顯的<111>擇優(yōu)取向。隨著OFR的增加,薄膜的<111>方向的平均晶粒尺寸從23.65 nm增大到28.41 nm,而薄膜的電導率在不斷地下降大小保持在10-4的數(shù)量級。薄膜在近紅外區(qū)的透射率均超過70％,在可見光區(qū)域

6、急劇下降。薄膜的光學帶隙在3.266 eV和3.107 eV之間。
　　 5.借助測量的橢圓偏振光譜,并利用通用振子模型(包括1個Tauc-Lorentz振子和2個Lorentz振子)擬合了單相Ag2O薄膜的厚度、折射率、消光系數(shù)和光學帶隙等參數(shù)。結(jié)果顯示,正常色散發(fā)生在2.13 eV以下,反常色散發(fā)生在3.3 eV以上,與等離子振動頻率一致。E0和Ed分別是單振子的能量和散射能,擬合的單振子模型參數(shù)E0和Ed分別為3.546