磁控溅射法制备Zr-Cu合金薄膜

论文摘要

本文采用磁控溅射法在Si（100）单晶衬底上制备ZrxCu1-x （0.15≤x≤0.95）二元非晶合金薄膜,采用能谱仪（EDS）表征薄膜的成分,采用台阶仪研究溅射参数如溅射时间、衬底温度、溅射功率等对于薄膜的沉积速率的影响,采用X射线衍射（XRD）技术和透射电子显微（TEM）技术研究了各个溅射参数对薄膜结构的影响。EDS分析结果表明,薄膜的成分与靶材的成分基本一致。台阶仪分析结果表明,薄膜的沉积速率随溅射时间的增长而增加,随溅射功率的升高而增加,随衬底温度的升高而降低。XRD分析结果表明,室温下各成分ZrxCu1-x合金薄膜都显示出很强的非晶形成趋势。当衬底温度升高到300℃时,Zr50Cu50、Zr35Cu65成分的薄膜仍然显示出较强的非晶形成趋势。在整个成分范围内,随着x的增加,ZrxCu1-x薄膜合金的非晶形成能力有明显的连续变化趋势,表现出与相应的块体合金不同的变化规律。衬底温度的升高和偏置电压的施加均不利于非晶结构的形成。硅基片晶向与薄膜的厚度均对薄膜的结构影响不明显。同样温度的退火对于薄膜结构的影响不如衬底温度对其影响明显,热处理温度应比衬底温度高才有利于非晶的晶化。在溅射功率为200 W时制备的Zr50Cu50薄膜,XRD结果为两个非晶弥散峰。TEM分析结果表明,此薄膜形貌为典型的非晶形貌,说明此薄膜样品形态仍为均一的非晶相。DSC结果显示两个放热峰,说明Zr50Cu50合金薄膜晶化经历了两个过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1 章 绪论
• 1.1 非晶合金的研究及其发展
• 1.2 非晶形成机制和经验规律
• 1.2.1 非晶形成理论
• 1.2.2 关于二元非晶态合金形成的经验规则
• 1.3 非晶薄膜
• 1.3.1 薄膜制备条件简述
• 1.3.2 薄膜制备方法简介
• 1.4 溅射法制备薄膜的理论基础
• 1.4.1 溅射现象及机理
• 1.4.2 辉光放电
• 1.4.3 溅射镀膜的特点和分类
• 1.5 磁控溅射
• 1.5.1 磁控溅射的基本原理
• 1.5.2 平面磁控溅射装置
• 1.6 薄膜的非自发形核及生长
• 1.7 溅射沉积时薄膜的生长过程
• 1.8 薄膜材料的研究及其发展
• 1.9 本文的选题意义及研究内容
• 第2 章 实验设备和方法
• 2.1 主要实验设备
• 2.2 主要测试分析仪器和方法
• 2.3.1 XRD 衍射仪表征薄膜结构
• 2.3.2 XP-2TM 型表面光度仪（台阶仪）测量膜厚
• 2.3 其他试验设备及仪器
• 2.4 实验步骤
• 第3 章 Zr-Cu 合金薄膜的制备
• 3.1 靶材成分及结构分析
• 3.2 薄膜成分分析
• 3.3 溅射参数对薄膜沉积速率的影响
• 3.3.1 溅射时间对沉积速率的影响
• 3.3.2 溅射功率对沉积速率的影响
• 3.3.3 衬底温度对沉积速率的影响
• 3.4 本章小结
• 第4 章 溅射参数对薄膜结构的影响
• 4.1 组元成分的影响
• 4.2 衬底温度的影响
• 4.3 偏压溅射的影响
• 4.4 基片晶向的影响
• 4.5 薄膜厚度的影响
• 4.6 退火处理的影响
• 4.7 Zr-Cu 薄膜的透射电子显微镜观察
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介