能量過濾磁控濺射技術(shù)過濾電極結(jié)構(gòu)對薄膜性能影響的研究.pdf

1、隨著薄膜科學(xué)的發(fā)展和薄膜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，多種薄膜制備技術(shù)也取得了較快的發(fā)展。磁控濺射鍍膜技術(shù)因具有很多的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，例如在表面微加工，表面改性，光學(xué)薄膜，半導(dǎo)體薄膜，微電子和光電子技術(shù)等領(lǐng)域。其優(yōu)點為：薄膜致密度高與基片附著性好，均勻性好，沉積速率快，可方便地制取高熔點物質(zhì)的薄膜，成膜面積大等。但它也有一些我們不可忽視的缺點，比如制備的薄膜表面粗糙，顆粒較大，均勻性欠佳，結(jié)構(gòu)不夠致密等等。
　　為克服磁控濺射技術(shù)的上述缺點，我們

2、對本實驗室的CS-300磁控濺射鍍膜機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，加裝了一個網(wǎng)狀過濾電極，在直流磁控濺射（DMS）基礎(chǔ)上研發(fā)了一種改進(jìn)的磁控濺射技術(shù)，稱之為“能量過濾磁控濺射”（Energy Filtering Magnetron Sputtering,EFMS）技術(shù)，并且取得了良好的技術(shù)效果。本文利用磁控濺射（DMS）和能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)制備TiO2,ITO和ZnO薄膜，研究了能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)過濾電極網(wǎng)孔大小對薄膜結(jié)構(gòu)和

3、性能的影響，進(jìn)而比較研究了傳統(tǒng)磁控濺射（DMS）技術(shù)和能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)所制備薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能和均一性。本文研究工作分為四部分，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　分別采用直流磁控濺射（DMS）和能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)制備了TiO2薄膜，利用掃描電子顯微鏡（STM），X射線衍射儀（XRD），分光光度計、橢偏儀對薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能（透射率、折射率和消光系數(shù)）進(jìn)行了表征。分析對比了直流磁控濺射（DMS）技

4、術(shù)和采用不同大小網(wǎng)孔過濾電極條件下能量過濾磁控濺（EFMS）技術(shù)所制備鍍膜的結(jié)晶性能、表面形貌以及光學(xué)性能。結(jié)果表明，當(dāng)采用8目金屬網(wǎng)過濾電極時TiO2薄膜的結(jié)晶質(zhì)量最好，薄膜表面顆粒細(xì)小，粗糙度低；薄膜折射率隨過濾電極網(wǎng)孔目數(shù)的增加而升高，消光系數(shù)降低。薄膜光學(xué)帶隙受過濾電極網(wǎng)孔目數(shù)的影響不大。
　　分別采用直流磁控濺射（DMS）和能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)制備了ITO薄膜，結(jié)果表明當(dāng)采用4目金屬網(wǎng)過濾電極時ITO薄膜的結(jié)

5、晶性最好，采用8目和30目金屬網(wǎng)過濾電極時薄膜表面顆粒較小；30目過濾電極時薄膜透射率最高，8目和30目過濾電極時薄膜折射率和消光系數(shù)較高。
　　分別采用直流磁控濺射（DMS）和能量過濾磁控濺射（EFMS）技術(shù)制備了ZnO薄膜。結(jié)果表明，30目過濾電極時薄膜的結(jié)晶質(zhì)量最好；30目和8目過濾電極時薄膜樣品顆粒細(xì)小，沒有出現(xiàn)明顯的團(tuán)簇現(xiàn)象；8目過濾電極時薄膜的透射率最高；薄膜光學(xué)帶隙受過濾電極的影響不大。
　　分別采用直流磁控濺