射頻反應(yīng)磁控濺射制備氮化銅（Cu-,3-N）薄膜及其性能研究.pdf

1、人工薄膜的出現(xiàn)是20世紀(jì)材料科學(xué)發(fā)展的重要標(biāo)志。自70年代以來薄膜材料、薄膜科學(xué)、與薄膜技術(shù)一直是高新技術(shù)研究中最活躍的研究領(lǐng)域之一，并己取得了突飛猛進的發(fā)展。氮化銅(Cu3N)薄膜是一種具有較低的熱分解溫度，較高的電阻率，對紅外光和可見光的反射率與Cu單質(zhì)有明顯差別的無毒廉價材料，可以應(yīng)用于光存儲器件和高速集成電路中，近年來得到了廣泛的關(guān)注和研究。 目前使用最多、工藝相對成熟的制備氮化銅薄膜的方法是具有高效性和簡便性的射頻磁控

2、濺射法。本文采用射頻反應(yīng)磁控濺射法在玻璃基底上成功制備了氮化銅薄膜，通過改變工作氣壓和沉積溫度等實驗參數(shù)，使薄膜出現(xiàn)了不同的形貌織構(gòu)和不同的光學(xué)、電學(xué)性能，并且使用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外-可見分光光度計、四探針電阻儀和納米壓痕儀等多種現(xiàn)代材料分析技術(shù)對薄膜的形貌結(jié)構(gòu)及性能進行表征，主要結(jié)論如下： 通過射頻反應(yīng)磁控濺射法制備一系列氮化銅薄膜，并得出制備具

3、有較高結(jié)晶度薄膜的沉積參量：濺射氣壓1Pa，基底溫度150℃，工作氣體為純氮氣；混合工作氣體氣氛中氮氣分壓對薄膜的擇優(yōu)生長取向有很大的影響，隨著氮氣分壓的增大，薄膜由沿Cu3N(111)晶面擇優(yōu)生長轉(zhuǎn)變?yōu)檠谻u3N(100)晶面擇優(yōu)生長；氮化銅薄膜樣品未退火前的顏色為褐色，熱處理的溫度達(dá)到300℃左右時，薄膜完全分解，生成銅膜，顏色變?yōu)榈霞t色；形貌測試表明薄膜由分布均勻并緊密排列的柱狀晶粒構(gòu)成，表面致密光滑、均方根粗糙度較小，晶粒尺寸

4、在納米級；薄膜表面的元素成份分析證實薄膜中只有氮化銅存在；室溫下所測薄膜的電阻率顯示：靶距為60mm時制備的薄膜接近絕緣體，而靶距為40mm時薄膜屬于半導(dǎo)體，隨著氮氣分壓的增加，其電阻率從1.51×102Ω·cm增加到1.13×103Ω·cm，其光學(xué)能隙Eopt相應(yīng)增大。氮化銅薄膜在可見光和近紅外波段有較高的透過率，而分解后的銅膜透過率很低，在波長大于900nm波段處，兩者的透過率差值達(dá)到50％以上；氮化銅薄膜的平均硬度為6.0GPa，