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(lái)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(jìn)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(duì)紅外光和可見(jiàn)光的反射率與Cu單質(zhì)有明顯差別的無(wú)毒廉價(jià)材料，可以應(yīng)用于光存儲(chǔ)器件和高速集成電路中，近年來(lái)得到了廣泛的關(guān)注和研究。 目前使用最多、工藝相對(duì)成熟的制備氮化銅薄膜的方法是具有高效性和簡(jiǎn)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(guò)改變工作氣壓和沉積溫度等實(shí)驗(yàn)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(jiàn)分光光度計(jì)、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(duì)薄膜的形貌結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征，主要結(jié)論如下： 通過(guò)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?dú)猓换旌瞎ぷ鳉怏w氣氛中氮?dú)夥謮簩?duì)薄膜的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向有很大的影響，隨著氮?dú)夥謮旱脑龃?，薄膜由沿Cu3N(111)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠谻u3N(100)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)；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(shí)，薄膜完全分解，生成銅膜，顏色變?yōu)榈霞t色；形貌測(cè)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(jí)；薄膜表面的元素成份分析證實(shí)薄膜中只有氮化銅存在；室溫下所測(cè)薄膜的電阻率顯示：靶距為60mm時(shí)制備的薄膜接近絕緣體，而靶距為40mm時(shí)薄膜屬于半導(dǎo)體，隨著氮?dú)夥謮旱脑黾?，其電阻率?.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(jiàn)光和近紅外波段有較高的透過(guò)率，而分解后的銅膜透過(guò)率很低，在波長(zhǎng)大于900nm波段處，兩者的透過(guò)率差值達(dá)到50％以上；氮化銅薄膜的平均硬度為6.0GPa，