基于等離子體發(fā)射譜的反應濺射鍍膜方法的實驗研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，各種功能薄膜越來越多地應用到各個領域;磁控濺射鍍膜技術不僅具有沉積溫度低、薄膜附著性好，均勻性好、密度高、雜質(zhì)少，膜的厚度可以控制，操作簡單等優(yōu)點，而且可以制備導電材料、半導體材料以及絕緣材料薄膜，因此近年來得到了廣泛地應用。為了優(yōu)化反應濺射鍍膜方法并為實現(xiàn)自動化鍍膜提供實驗依據(jù)，本文采用光譜法對反應濺射鍍膜方法進行了實驗研究。
　　本文以直流磁控濺射系統(tǒng)和光譜監(jiān)測系統(tǒng)為實驗平臺，以反應濺射制備氧化鋅為例，通過

2、對直流反應濺射過程中等離子體發(fā)射光譜的在線監(jiān)測，從等離子體特征光譜的角度，通過分析不同靶功率、工作壓強、工作氣體流量和反應氣體流量時放電等離子體特征光譜強度的變化規(guī)律，研究在直流反應濺射沉積氧化物薄膜過程中，靶功率、工作壓力、工作氣體流量以及反應氣體流量這四個工藝參數(shù)對靶材濺射速率及靶材濺射狀態(tài)的影響，并通過實驗得出在靶功率一定、反應氣體流量為零，靶材濺射速率最高時所對應的工作壓力(5Pa)和工作氣體流量值(10sccm)，并在該參數(shù)下

3、研究了氧氣流量對金屬靶材濺射狀態(tài)的影響，并獲得了ZnO的反應遲滯曲線，得出濺射速率驟降點發(fā)生在氧氣流量為1.5sccm處。
　　通過光譜監(jiān)測系統(tǒng)和靶功率的監(jiān)測和控制，制備了反應遲滯曲線上不同濺射階段的薄膜，并分別對薄膜的晶體結構、表面形貌以及成分進行了表征，結果表明，隨著反應氣體流量的增加，薄膜成分逐漸由金屬鋅膜過渡到氧化鋅薄膜，并在氧氣流量為1.6sccm時，薄膜的晶粒尺寸最大，表面均勻致密，氧化鋅薄膜的結晶質(zhì)量達到最優(yōu);對薄膜

4、的導電特性、透光性和潤濕性進行檢測結果表明，在金屬濺射階段，由于薄膜中含有較多的剩余鋅原子，薄膜的導電性良好，接近于金屬鋅的導電性，透光率都在80％以下，受晶粒尺寸和薄膜應力變化的影響，薄膜的水接觸角在45.9°-105.25°之間變化;隨著反應氣體流量的進一步增加，在過渡濺射階段和化合物濺射階段，薄膜的導電性逐漸減弱，受膜厚及薄膜結構的影響，薄膜透光性逐漸增強，在可見光范圍內(nèi)達到90％及以上，薄膜的潤濕性逐漸呈現(xiàn)疏水性，并在氧氣流量為