基于等離子體發(fā)射譜的反應(yīng)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(yīng)用到各個領(lǐng)域;磁控濺射鍍膜技術(shù)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(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料以及絕緣材料薄膜，因此近年來得到了廣泛地應(yīng)用。為了優(yōu)化反應(yīng)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(yīng)濺射鍍膜方法進(jìn)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(yīng)濺射制備氧化鋅為例，通過

2、對直流反應(yīng)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(qiáng)、工作氣體流量和反應(yīng)氣體流量時放電等離子體特征光譜強(qiáng)度的變化規(guī)律，研究在直流反應(yīng)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(yīng)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(yīng)氣體流量為零，靶材濺射速率最高時所對應(yīng)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(yīng)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(yīng)遲滯曲線上不同濺射階段的薄膜，并分別對薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌以及成分進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，隨著反應(yīng)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(jié)晶質(zhì)量達(dá)到最優(yōu);對薄膜

4、的導(dǎo)電特性、透光性和潤濕性進(jìn)行檢測結(jié)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(dǎo)電性良好，接近于金屬鋅的導(dǎo)電性，透光率都在80％以下，受晶粒尺寸和薄膜應(yīng)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(yīng)氣體流量的進(jìn)一步增加，在過渡濺射階段和化合物濺射階段，薄膜的導(dǎo)電性逐漸減弱，受膜厚及薄膜結(jié)構(gòu)的影響，薄膜透光性逐漸增強(qiáng)，在可見光范圍內(nèi)達(dá)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