Nd含量对磁控溅射Si(111)CrNd-CoCr薄膜结构与磁性的影
Nd_Dy含量对高磁能积烧结NdFeB磁性能和耐蚀性影响
摘 要 :稀土 Nd 、Dy 成分含量变化对高能积磁体磁性能和耐腐蚀性有重要影响 。结果表明 : 当 Nd 含量小于 121 77 %(体积分数 ,下同) 时 ,磁体中富 Nd 相过少 ,不能很好地去磁交换耦合 作用 ,并导致合金烧结时收缩量少 ,密度过低 。当 Nd 含量超过 121 77 %时 ,形成较多的富 Nd 相 ,能很好地隔离主相晶粒起去磁交换耦合作用 ,促进矫顽力提高 ,同时磁能积也有比较大的 提高 ,但形成的过量晶间相增加了易腐蚀阳极含量 ,加剧了晶间腐蚀 。添加 Dy 提高了主相的 磁晶各向异性场 ,细化了主相晶粒 ,使磁体矫顽力增大 ,并且添加 Dy 能提高阳极过电位 ,有利 于磁体性磁能和耐蚀性能的提高 。 关键词 :钕铁硼 ;稀土元素 ;耐蚀性 ;磁性能 中图分类号 : TM273 ; T G1461 1 文献标识码 :A 文章编号 :1006 - 6543 (2008) 06 - 0019 - 04
Abstract :The Effect of Nd , Dy co ntent o n magnetic p roperties and corro sio n resistance of high energy NdFeB magnet s was investigated. It was fo und t hat when t he co ntent of Nd was lower t han 121 77at % ,t he resultant lower densit y of magnet leds to bad magnetic p roperties. A s Nd co ntent increased , t he main p hase grains were isolated by Nd rich p hase , and i Hc , Hk / i Hc , ( B H ) m were imp roved. Polarizatio n test showed t hat ,t he increase of N d co ntent was not good to co rro sio n resistance. The additio n of Dy in t he alloy inhabited grain growt h ,mod2 ified micro st ruct ure ,increased t he coercivit y and imp roved anodic overvoltage and resultant corro sio n resistance of magnet . Key words :NdFeB ;element ;corro sio n resistance ;magnetic p ropert y
磁控溅射和能量过滤磁控溅射TiO2薄膜结构和光学性质的对比研究
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１８)０７Ｇ０７０８８Ｇ０５磁控溅射和能量过滤磁控溅射T i O２薄膜结构和光学性质的对比研究∗赵遵杰１,王朝勇２,吴㊀丹１,张世慧１,夏㊀雨１,姚㊀宁１(１．郑州大学物理工程学院,郑州４５００５２;２．河南城建学院数理学院,河南平顶山４６７０３６)摘㊀要:㊀磁控溅射是一种广泛应用的薄膜制备技术.能量过滤磁控溅射是对磁控溅射技术加以改进后的一种薄膜制备技术.通过改变能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔大小制备T i O２薄膜,研究了网孔目数对薄膜物相结构㊁表面形貌以及光学性质的影响,并与磁控溅射技术制备的T i O２薄膜进行了对比研究.结果表明:(１)能量过滤磁控溅射技术较磁控溅射技术所制备薄膜的结构均匀性更加优异,薄膜的透射率由８６．５％增大到９１．４％㊁波长５００n m处折射率由１．６１增加到１．６８㊁波长３００n m处消光系数由０．４２降低到０．１２;(２)能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔目数不同时薄膜的结晶性能㊁表面粗糙度以及光学性质均存在差异,且随网孔目数的增加呈周期性变化;(３)过滤电极网孔目数为８目时,薄膜的结晶性能较好㊁薄膜较为均匀㊁透射率较高,为９１．４％.关键词:㊀磁控溅射;能量过滤磁控溅射;T i O２薄膜;光学性质;椭偏光谱仪中图分类号:㊀O４４８文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０７．０１４０㊀引㊀言T i O２是一种重要的半导体材料,具有折射率高㊁透过率高㊁机械性能好㊁化学性能稳定等优点[１],该材料除了在光催化领域有重要应用外[２Ｇ４],在电致变色薄膜㊁光学薄膜㊁太阳电池[５]等众多领域也有着广泛应用.制备T i O２薄膜的方法主要有溶胶Ｇ凝胶法[６]㊁物理气相沉积法㊁化学气相沉积法㊁液相沉积法㊁喷雾热分解法[７]等.磁控溅射(D C m a g n e t r o ns p u t t e r i n g, D M S)技术因可控性好㊁重复性高㊁可工业化生产等优点在T i O２薄膜的制备中被广泛应用[８],但D M S技术所制备薄膜的结构特性和光学性能等尚需改善[９]．基于此,本文采用在D M S技术基础上改进的能量过滤磁控溅射(e n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o n s p u t t e r i n g, E F M S)[１０Ｇ１２]技术制备T i O２薄膜,分析了E F M S技术过滤电极网孔大小对薄膜结晶性能㊁表面形貌㊁光学性质等的影响并与D M S技术所制备的薄膜进行了对比研究.１㊀能量过滤磁控溅射(E F M S)技术能量过滤磁控溅射(E F M S)技术同D M S技术一样,可制备各种金属㊁半导体和氧化物薄膜.其基本原理是在磁控溅射沉积室内增置一网状金属过滤电极,对等离子体中的电子进行过滤,以减少对衬底膜层的轰击,达到降低薄膜内部缺陷和提高表面均匀性㊁改善薄膜结构特性和光电性能的目的.图１为E F M S技术沉积室内部结构示意图,网状金属过滤电极平行置于靶与衬底之间靠近衬底一侧,并与衬底支架导电连接使之处于零电位.溅射成膜时等离子体中的电子在向阳极运动过程中被过滤电极吸引,部分电子被其吸收后通过接地回路直接流向靶材负极,从而减少了对衬底上已沉积膜层的轰击,这将影响薄膜的成核和生长过程,使薄膜的结构特性和光电性能得以改善.从过滤更多电子角度,希望过滤电极网孔目数尽量大.但过滤电极同时还会对溅射产物产生散射导致沉积速率降低,从这一角度又希望过滤电极网孔目数尽量小.图１㊀E F M S技术沉积室内部结构示意图F i g１T h e i n t e r i o r s t r u c t u r eo fE F M S’s s e d i m e n t a r yc h a m b e r２㊀T i O２薄膜制备利用D M S和E F M S两种技术制备T i O２薄膜, E F M S技术制备薄膜时选用的过滤电极网孔目数分别８８０７０２０１８年第７期(４９)卷∗基金项目:河南省重点科技攻关计划资助项目(１５２１０２２１００３８)收到初稿日期:２０１７Ｇ１２Ｇ０２收到修改稿日期:２０１８Ｇ０５Ｇ２７通讯作者:姚㊀宁,EＧm a i l:y a o n i n g＠z z u．e d u．c n 作者简介:赵遵杰㊀(１９８９－),女,河南上蔡人,在读硕士,师承姚宁教授,从事薄膜材料研究.为８,１４,３０,４０和７０目.为方便讨论,以０目表示D M S 技术,制备的薄膜称为 ０目样品 ;E F M S 技术所制备薄膜的称谓与选用的过滤网孔目数相对应,分别称为 ８目样品 ㊁ １４目样品,等.实验前,首先将K ９玻璃衬底用加清洁剂的去离子水清洗干净,然后依次放入丙酮㊁无水乙醇㊁去离子水中各超声清洗１５m i n,最后吹干待用.靶材为金属T i 靶(纯度９９．９９％),溅射气体和反应气体分别为A r (纯度９９．９９９％)和O ２(纯度９９．９９９％),A r 和O ２流量分别为３６和６m L /m i n,工艺参数见表１.表１㊀E F M S 技术制备T i O ２薄膜的工艺参数T a b l e １P r o c e s s p a r a m e t e r s o fT i O ２fi l m s p r e p a r e db y E F M S t e c h n i q u e 网孔大小/目基片温度/ħ溅射功率/W氧氩比(O ２/A r)溅射压强/P a溅射时间/m i n０２００２８０１/６０．７５９０８２００２８０１/６０．７５９０１４２００２８０１/６０．７５９０３０２００２８０１/６０．７５９０４０２００２８０１/６０．７５９０７０２００２８０１/６０．７５９０３㊀结果与讨论３．１㊀结晶性能利用椭偏光谱仪测试了过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的厚度,如表２所示,可知沉积时间相同时薄膜厚度随过滤电极网孔目数的增加而逐渐减小,这缘于过滤电极对T i 靶溅射产物的散射.网孔目数越大,散射越强,沉积速率越低,薄膜越薄.表２㊀不同网孔目数下T i O ２薄膜的膜厚T a b l e ２T h i c k n e s s o fT i O ２fi l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n t m e s hs i z e s网孔大小/m e s h０８１４３０４０７０膜厚/n m２６８１５９１５１１４２１２６１１４㊀㊀图２为过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的X R D 图谱.图２㊀不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的XR D 图谱F i g ２X R Ds p e c t r a o fT i O ２f i l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n t m e s hs i z e s㊀㊀由图２可知D M S 和E F M S 两种技术所制备的T i O ２薄膜均为单一的锐钛矿结构[１３].薄膜的最强衍射峰均位于２５．３ʎ处,为T i O ２(１０１)面的衍射峰[１４],显示该方向为择优生长方向.０目样品的衍射峰相对较弱,说明E F M S 技术所制备薄膜的结晶性能优于D M S技术所制备的薄膜.令人感兴趣的是,E F M S 技术所制备薄膜的衍射峰强度随过滤电极网孔目数的增加呈周期性变化,８目样品衍射峰强度最强,１４目样品有所降低,３０目样品又有所增加,４０,７０目样品又有所降低,说明该技术所制备薄膜的结晶性能随网孔目数的增加是周期性变化的.根据S c h e r r e r 公式D ＝K λB c o s θ(１)㊀㊀其中,D 为晶粒尺寸,K ＝０．８９为常数,λ＝０．１５４０６n m 为C u K α的X 射线波长,B 是衍射峰的半高宽,θ为对应的散射角及衍射峰半高宽(h a l fm a x i Ｇm u mi n t e n s i t y,F WHM ),得到不同目数下薄膜的相对平均晶粒尺寸如表３所示.由表３可看出,薄膜的平均晶粒尺寸随过滤电极目数的增加也呈周期性变化,８,３０目样品平均晶粒尺寸较大,１４,４０和７０目样品平均尺寸较小,这与X R D 衍射峰强度的变化规律相同.表３㊀不同过滤电极网孔大小条件下T i O ２薄膜的平均晶粒尺寸T a b l e ３G r a i n s i z e s o fT i O ２fi l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n t m e s hs i z e s网孔大小/m e s hF WHM /(ʎ)晶粒尺寸/n m００．１９６８４２．２８０．０９８４８４．４１４０．２７５５３０．１３００．１１８１７０．３４００．４３２９１９．２７００．３５４２２３．４３．２㊀表面形貌图３为过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的S E M 图,可看出网孔目数增加时薄膜的表面形貌也呈周期性变化.０目样品表面粗糙㊁颗粒有明显的团簇现象,１４和４０目样品与之相似.而８和３０目样品表面颗粒分布均匀,且无团簇现象,尤其是８目样品表面较为均匀.T i O ２薄膜衍射峰强度㊁晶粒尺寸和表面形貌产生这种周期性变化的原因应是过滤电极目数的增大引起沉积室内电磁场分布发生了周期性变化,从而对沉积粒子的能量和运动方向产生影响,进而影响了薄膜的成核㊁生长过程,其深层机理有待于结合理论模拟结果９８０７０赵遵杰等:磁控溅射和能量过滤磁控溅射T i O ２薄膜结构和光学性质的对比研究加以阐明.图３㊀不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的SE M 图F i g ３S E Mi m a g e s o fT i O ２fi l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n tm e s hs i z e s ３．３㊀光学性质图４为过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的透射谱.经计算在４００~８００n m 范围内,０,８,１４,３０,４０和７０目样品的平均透射率分别为８６．５％,９１．４％,９１．２％,８８．０％,８７．８％和８６．７％.根据文献报道[１５],薄膜中的悬空键和晶界的散射是影响薄膜透射率的主要因素．０目样品的晶粒细小㊁晶界较多且表面粗糙导致其透过率较低;４０和７０目样品晶粒细小㊁晶界较多且制备时高目数过滤电极过滤掉更多的O －㊁O ２－,导致薄膜中的氧空位增加,是其透射率较低的主要原因.图４㊀不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的透射谱F i g ４T r a n s m i t t a n c e s p e c t r a o fT i O ２f i l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n tm e s hs i z e s㊀㊀图５为过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的折射率曲线.从图５中可看出,折射率按照一定的色散关系变化,在３００~４００n m 范围内下降非常快,大于４００n m 后下降速度变缓,逐渐趋于一稳定值.E F M S 技术所制备样品的折射率比D M S 技术制备的０目样品要高出许多,其中的８和３０目样品的折射率相似,１４,４０和７０目样品的折射率相似.由公式n ＝ρn s ＋(１－ρ)n v ㊀㊀其中,n s 和n v 分别为薄膜中固态材料和空气的折射率[１６],可知薄膜的折射率n 与其密度ρ成正比.由S E M 图可知０目样品颗粒最大最粗糙㊁孔隙率较高,其相对密度必然较低,因而其折射率最低.对８,３０目样品组或１４,４０和７０目样品组,它们的颗粒尺寸㊁表面粗糙度以及孔隙率都非常接近,所以其折射率也接近.图５㊀不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的折射率F i g ５R e f r a c t i v e i n d e xo fT i O ２fi l m s p r e p a r e da td i f Ｇf e r e n tm e s hs i z e s㊀㊀图６给出了过滤电极不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的消光系数曲线.从图６可看出,在３００~４００n m 波长范围内薄膜的消光系数迅速下降,波长＞５００n m 后均降为零,仅８目样品下降比较缓慢直至波长达到６００n m 才降为零.根据光学理论,消光系数随波长变化取决于材料的本征吸收.薄膜消光系数主要与其厚度㊁结晶度及缺陷密度有关[１７].由X R D 数据可知８目样品内部缺陷较少㊁结晶质量最好,因此其消０９０７０２０１８年第７期(４９)卷光系数下降比较缓慢直至波长达到６００n m 才降为零.图６㊀不同网孔大小条件下T i O ２薄膜的消光系数F i g ６E x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t s o fT i O ２fi l m s p r e p a r e d a t d i f f e r e n tm e s hs i z e s㊀㊀光学带隙是光电薄膜的一个重要光学常数,它决定了薄膜的本征吸收波长.薄膜光学带隙与各参量间的关系由K u b e l k a ＧM u n k 函数[１８]表示(αh υ)r＝C (h υ－E g )(２)α＝４πkλ(３)㊀㊀其中,E g 代表带隙,C 为常数,h υ表示光子能量,α表示吸收系数可由消光系数k 和入射光波长λ得到,T i O ２的间接带隙为r 取１/２.可求出０,８,１４,３０,４０和７０目样品的光学带隙分别为３．６１,３．２４,３．６２,３．６２,３．６１和３．６３e V .其中８目样品的光学带隙为３．２４e V ,这说明８目网孔对带隙影响较大.材料的光学带隙在一定程度上取决于晶粒尺寸,根据H a m i l t o n i a n 模型,半导体基团的第一激发态近似能量为E ∗ʈE g ＋ћ２π２２R ２１m e ＋１m h éëêêùûúú－１．８e ２εR ㊀㊀可看出,晶粒尺寸越大,材料的光学带隙越小.由表３可知８目样品的晶粒尺寸最大,使得其光学带隙最小.这说明过滤电极网孔大小对于调控带隙大小有一定作用.４㊀结㊀论利用磁控溅射(D M S )技术和能量过滤磁控溅射(E F M S )技术制备了T i O ２薄膜,分析讨论了E F M S 技术过滤电极网孔大小对薄膜物相结构㊁表面形貌以及光学性质的影响,并与D M S 技术制备得薄膜进行了对比.研究结果表明:(１)㊀E F M S 技术较D M S 技术所制备薄膜的结构均匀性更优㊁透射率和折射率更高㊁消光系数降低.(２)㊀E F M S 技术过滤电极网孔目数不同时薄膜的结晶性能㊁表面粗糙度以及光学性质均存在差异,随网孔目数的增加呈一种周期性变化.(３)㊀过滤电极网孔目数为８目时,薄膜的结晶性能最好㊁薄膜最均匀㊁透射率最高.(４)㊀E F M S 技术在制备T i O ２薄膜上较D M S 技术更具优越性,该技术也可以推广应用于其它材料薄膜的制备.参考文献:[１]㊀W a n g S h u ．S t u d y o n p h o t o c a t a l y t i c p r o pe r t i e s of n a n o t i t a Ｇn i u md i o x i d e [D ]．C h a ng ch u n :Ji l i n U n i v e r s i t y,２０１４(i n C h i n e s e )．王㊀姝．纳米二氧化钛的光催化性改性能研究[D ]．长春:吉林大学,２０１４．[２]㊀C h e nZ h e n l e i ,D o n g Y o n g c h u n ,W a n g P e n g ,e t a l ．P r e pa Ｇr a t i o no fn a n o ＧT i O ２/S i O ２Ｇl o a d e dc o t t o nf a b r i c sa n di t s p h o t o c a t a l y t i c p e r f o r m a n c e f o rd y e sd e gr a d a t i o n [J ]．M a Ｇt e r i a l sR e v i e w 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ea n d p r o pe r t i e so fT if i l m s p r e p a r e d b y m ag n e t r o n s p u t t e r i n g a n d th ei r m o d i f i e d T i O ２f i l m s [D ]．N a nj i n g :N a n j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,２０１３(i nC h i n e s e )．李㊀平．磁控溅射法制备T i 膜及其改性后T i O ２薄膜的１９０７０赵遵杰等:磁控溅射和能量过滤磁控溅射T i O ２薄膜结构和光学性质的对比研究结构和性质研究[D]．南京:南京理工大学,２０１３．[９]㊀Z h e n g J i a n y u n．P r e p a r a t i o no f t i t a n i u m d i o x i d eb a s e df i l mb y m a g n e t r o n s p u t t e r i n g a n d i t s p e r f o r m a nc e[D]．B e i j i n g:U n i v e r s i t y o fC h i n e s eA c a d e m y o f S c i,２０１５(i nC h i n e s e)．郑建云．磁控溅射法制备二氧化钛基薄膜及性能研究[D]．北京:中国科学院大学,２０１５．[１０]㊀Y a oN i n g,C h a n g L i h o n g,H a n C h a n g b a o,e ta l．G r o w t ha n d c h a r a c t e r i z a t i o no f i n d i u mＧT i nＧo x i d e f i l m sb y e n e r g yf i l t e r e dD C m ag n e t r o ns p u t t e r i n g[J]．J o u r n a l o fV a c u u mS c i e n c e a n dT e c h n o l o g 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eT i O２t h i n f i l m s b y D C r e a c t i v em a g n e t r o ns p u t t e r i n g[J]．V a c u u ma n dC r y o g e n i c s,２００３,９(４):２２１Ｇ２２３(i nC h i n e s e)．张利伟,鲁占灵,杨仕娥,等．直流反应磁控溅射制备锐钛矿型T i O２薄膜[J]．真空与低温,２００３,９(４):２２１Ｇ２２３．[１４]㊀X i nR o n g s h e n g,L i n Y u,C a iB i n,e t a l．P r e p a r a t i o na n da n a l y s i s o f n a n oＧc r y s t a l l i t e a n a t a s e p h a s eT i O２t h i n f i l m s[J]．R a r eM e t a l s,２０１１,３５(２):２５３Ｇ２５７(i nC h i n e s e)．辛荣生,林㊀钰,蔡㊀彬,等．纳米锐钛矿型T i O２薄膜的制备及分析[J]．稀有金属,２０１１,３５(２):２５３Ｇ２５７．[１５]㊀C h e nC,J i Y,G a oXY,e t a l．S t u d y o n t h e d e p o s i t i o n o fa l u m i n u mＧd o p e d z i n c o x i d ef i l m s u s i n g d i r e c tＧc u r r e n tp u l s em a g n e t r o nr e a c t i v es p u t t e r i n g t e c h n i q u e[J]．A c t aP h y s i c aS i n i c a,２０１２,６１(３):１０４Ｇ３７９．[１６]㊀M aX u n,L i uZ u m i n g,C h e nT i n j i n,e t a l．T h i n f i l m m aＧt e r i a l t h i c k n e s s a n dr e f r a c t i v e i n d e x m e a s u r e m e n tb y e lＧl i p t i c a l p o l a r i z a t i o n i n s t r u m e n t[J]．J o u r n a l o fY u n a nN o rＧm a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e sE d i t i o n),２００５,２５(４):２４Ｇ２７(i nC h i n e s e)．马㊀逊,刘祖明,陈庭金,等．椭圆偏振仪测量薄膜厚度和折射率[J]．云南师范大学学报(自然科学版),２００５,２５(４):２４Ｇ２７．[１７]㊀G uP,B a i S,L iH,e t a l．D e s i g no fDWD Mt h i nＧf i l mi nＧt e r f e r e n c e f i l t e r s[J]．A c t aO p t i c aS i n i c a,２００２,２２(７):７９４Ｇ７９７．[１８]㊀K r u s eB,Y a n g L．R e v i s e dK u b e l k aＧM u n k t h e o r y．I．t h eＧo r y a n da p p l i c a t i o n[J]．J o u r n a l o f t h eO p t i c a lS o c i e t y o fA m e r i c a A O p t i c sI m a g e S c i e n c e&V i s i o n,２００４,２１(１０):１９３３Ｇ１９４１．C o m p a r a t i v e s t u d y o n s t r u c t u r e a n d o p t i c a l p r o p e r t i e s o fT i O２f i l m s b yD Cm a g n e t r o n s p u t t e r i n g a n d e n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o n s p u t t e r i n gZ H A OZ u n j i e１,WA N GZ h a o y o n g２,WU D a n１,Z H A N GS h i h u i１,X I A Y u１,Y A O N i n g１(１．S c h o o l o f P h y s i c s a n dE n g i n e e r i n g,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y,Z h e n g z h o u４５００５２,C h i n a;２．H e n a nU n i v e r s i t y o fU r b a nC o n s t r u c t i o n,P i n g d i n g s h a n４６７０３６,C h i n a)A b s t r a c t:E n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o ns p u t t e r i n g i sak i n do f t h i nf i l m p r e p a r a t i o nt e c h n i q u e t h a th a sb e e n i mＧp r o v e do n t h eb a s i s o fm a g n e t r o n s p u t t e r i n g t e c h n o l o g y b y o u r g r o u p．I n t h i sw o r k,a s e r i e s o fT i O２t h i n f i l m s w e r e p r e p a r e d b y c h a n g i n g t h em e s h s i z e o f t h e f i l t e r i n g e l e c t r o d ew i t h t h e e n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o n s p u t t e r i n g t e c h n i q u e．T h e e f f e c t o fm e s h s i z e o n t h e p h a s e s t r u c t u r e,s u r f a c em o r p h o l o g y a n d o p t i c a l p r o p e r t i e s o f t h e f i l m s w a s s t u d i e d,a n d c o m p a r e dw i t h t h eT i O２t h i n f i l m sw h i c hw e r e p r e p a r e db y m a g n e t r o n s p u t t e r i n g．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h ee n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o ns p u t t e r i n g t e c h n i q u e i ss u p e r i o rt ot h e m a g n e t r o ns p u t t e r i n g t e c hＧn i q u e．T h e s t r u c t u r eo f t h e f i l m sw a s m o r eu n i f o r m,t h et r a n s m i t t a n c eo f t h ef i l mi n c r e a s e df r o m８６．５％t o ９１．４％,t h e r e f r a c t i v e i n d e x i n c r e a s e d f r o m１．６１t o１．６８a t t h ew a v e l e n g t ho f５００n m,a n d t h e e x t i n c t i o n c o e f f iＧc i e n t d e c r e a s e d f r o m０．４２t o０．１２a t t h ew a v e l e n g t ho f３００n m．T h e r e i s a p e r i o d i c c h a n g e i n t h e c r y s t a l l i z a t i o n p r o p e r t i e s,s u r f a c er o u g h n e s sa n do p t i c a l p r o p e r t i e so f t h ef i l m s p r e p a r e db y t h ee n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o n s p u t t e r i n g t e c h n i q u e a t d i f f e r e n t f i l t e r i n g e l e c t r o d em e s h s i z e．T h e c r y s t a l l i z a t i o n p r o p e r t i e s,t h e u n i f o r m i t y a n d t h e t r a n s m i t t a n c e o f t h e f i l m s p r e p a r e d b y t h e e n e r g y f i l t e r i n g m a g n e t r o n s p u t t e r i n g t e c h n i q u e a r e t h e b e s tw h e n t h e f i l t e r i n g e l e c t r o d em e s hn u m b e r i s８．K e y w o r d s:m a g n e t r o ns p u t t e r i n g;e n e r g y f i l t r a t i o n m a g n e t r o ns p u t t e r i n g;T i O２t h i nf i l m s;o p t i c a l p r o p e r t i e s;s p e c t r o s c o p i c e l l i p s o m e t r y２９０７０２０１８年第７期(４９)卷。
Si基底磁控溅射制备CrN薄膜的表面形貌与生长机制
Si基底磁控溅射制备CrN薄膜的表面形貌与生长机制谈淑咏;张旭海;吴湘君;蒋建清【摘要】在Si基底上采用直流磁控溅射法制备CrN薄膜,利用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析薄膜表面形貌和物相成分,探讨薄膜生长的动力学过程.结果表明只有当生长时间足够(1800s)时,才能形成具有CrN相的薄膜.随着CrN薄膜的生长,薄膜表面晶粒由三棱锥发展为三棱锥与胞状共存状,薄膜表面粗糙度逐渐增大,动力学生长指数β=0.50.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)006【总页数】6页(P1367-1372)【关键词】直流磁控溅射;表面形貌;粗糙度;生长指数【作者】谈淑咏;张旭海;吴湘君;蒋建清【作者单位】东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189【正文语种】中文【中图分类】TB3;TG14;TG17表面是材料和物质与外界相接触及其机械或功能作用的主要部位。
许多物理、化学过程都在表面首先发生，如晶体生长、氧化、防腐、润滑等。
表面的形貌及各种表面缺陷，如台阶、位错、空位、扭折、吸附及表面的摩擦力、粘附性等都和材料的性质和应用有密切关系[1]。
从薄膜生长角度来看，薄膜的形核和生长行为决定薄膜的表面状态，如化学组成、微观结构和缺陷状态等，进而影响薄膜的特性。
因此，人们开展了越来越多的关于薄膜表面及其生长机制的研究[2−5]。
TiN、ZrN和CrN等过渡族金属氮化物薄膜具有高硬度、高耐磨、良好的抗腐蚀性能以及较高的高温稳定性，而被广泛用作工模具的保护涂层、材料的装饰涂层、微电子领域的扩散阻挡层以及生物等领域[6−7]。
倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响的开题报告
倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响的开题报告题目：倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响的研究摘要：本文将研究倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响。
CoZr合金具有良好的高频软磁性能，已广泛应用于电感器、变压器等领域。
但是，其高频软磁性能仍有很大的提升空间。
本文通过倾斜溅射技术制备CoZr薄膜，并在制备过程中掺入不同浓度的Nd。
使用X 射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、维卡硬度测试仪等对样品进行表征。
通过测试饱和磁感应强度（Bs）、谐振频率（fr）、损耗因子（tanδ）等性能参数，分析了倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响。
关键词：倾斜溅射；Nd掺杂；CoZr薄膜；高频软磁性能；饱和磁感应强度；谐振频率；损耗因子。
Abstract: This paper will research the influence of inclined sputtering and Nd doping on the high-frequency soft magnetic properties of CoZr thin films. CoZr alloy has good high-frequency soft magnetic properties and has been widely used in inductors,transformers and other fields. However, there is still much room for improvement in its high-frequency soft magnetic properties. In this paper, CoZr thin films were prepared by inclined sputtering technology, and Nd was added at different concentrations during the preparation process. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Vickers hardness tester, etc. By testing performance parameters such as saturation magnetic induction intensity (Bs), resonance frequency (fr), and loss factor (tanδ), the influence of inclined sputtering and Nd doping on the high-frequency soft magnetic properties of CoZr thin films were analyzed.Keywords: inclined sputtering; Nd doping; CoZr thin film; high-frequency soft magnetic performance; saturation magnetic induction intensity; resonance frequency; loss factor.。
直流反应磁控溅射法制备二氧化钛薄膜的光响应
直流反应磁控溅射法制备二氧化钛薄膜的光响应1简介二氧化钛（TiO2）是一种广泛应用于太阳能电池、光催化和水处理等领域的半导体材料。
为了提高其性能，制备高质量的TiO2薄膜是重要的研究方向之一。
直流反应磁控溅射法（DC Reactive Magnetron Sputtering）是一种制备高质量TiO2薄膜的有效方法。
本文将重点介绍二氧化钛薄膜使用该方法制备后的光响应性能。
2直流反应磁控溅射法制备二氧化钛薄膜直流反应磁控溅射法是一种常见的化学气相沉积方法，能够生长具有高结晶度、低缺陷密度和优异光学性能的TiO2薄膜。
其制备过程中，较稳定的Ti目标与氧气混合气体在反应腔室内相互作用，形成一层致密的TiO2薄膜。
通常，在300至400°C的温度下进行制备。
通过改变反应气氛中的含氧量和反应温度等条件，可以控制TiO2薄膜的结构和光学性能。
3二氧化钛薄膜的光响应性能二氧化钛薄膜在光学和光电学领域中具有广泛的应用。
在制备的二氧化钛薄膜中，晶体的晶格常数、晶体结构和晶体缺陷对其光学性能影响显著。
TiO2薄膜中纤锌矿型与金红石型之间的转变会影响其吸收能力和能带结构，因此会进一步影响薄膜的光电性能。
经过实验观察发现，通过直流反应磁控溅射法制备的TiO2薄膜具有良好的光响应性能。
在紫外可见光谱和X射线衍射图样分析中，可以明显观察到样品具有非常强的吸收能力，证明了制备出的薄膜具有良好的电导性和阳极化单元。
4结论综上所述，直流反应磁控溅射法是制备Titanium dioxide（TiO2）薄膜的一种有效方法。
经过该方法制备的TiO2薄膜具有良好的光响应性能。
未来的研究可以针对制备方法进行深入研究，以进一步提升TiO2薄膜的性能。
对靶磁控溅射FeCoN薄膜的结构与磁性
２ ｏ ｅｅｏ ｔ ｉｌＳｉ ｅａｄＥ ｇｎｅｉ ， ｉｎＵ ｉ ｒ ｔ， ｈｎ ｃｕ ３０ ，Ｃ ｉａ ．Ｃ ｌｇ Ｍａｅ ａｓ ｃ ｎ ｎ ｎ ｉｅ ｎ Ｊｌ ｎ ｅ ｉ Ｃ ａ ｇｈｎ１０ ｌ ｆ ｒ ｅ ｃ ｒｇ ｉ ｖ ｓｙ １ ２ ｈｎ ； ３ ｅａｔ ｅｔ ｌ ｔ ｎｃ， ｕｚｏ ｏ ｅｅ Ｈ ｉ ｏ ０７ ｕ ｎｄ ｎ ｒ ｉ ｅ Ｃ ｉ ） ．Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ Ｅｅ ｒ ｉ Ｈ ｉ ｕＣ ｌｇ ， ｕｚ ｕ５ ０ ，Ｇ ａｇ ｏｇＰ ｏ ｎ ， ｈｎ ｍ ｆ ｃｏ ｓ ｈ ｌ ｈ １ ６ ｖｃ ａ
Ｈｃ：８． ４ ｋ ２ Ａ／ｍ．
关键词 ： ｅ ｏ 薄膜 ； ”（ ｅＣ ） Ｎ ；饱和 磁化 强度 ；矫 顽力 ＦＣ Ｎ 一Ｆ ，ｏ 。 中 图分 类号 ： Ｂ ０ Ｔ ３３ 文献 标志 码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ １５ ８ （０ １ ０ －１５０ １ ７ －４ ９ ２ １ ） １ ２ －６ ０
贾 辉 ， 韩 莉 孙 淑晶。 孙光东 赵翠梅 王 ， ， ， ，
３ ．惠州学院 电子系 ， 广东 惠州 ５ ６０ ） １０７
欣
（ ．北华 大学 物理学 院 ， １ 吉林 吉林 １２ １ ； ．吉林大学 材料科学 与工程学 院 ， ３０ ３ ２ 长春 １０ １ ； ３０ ２
摘要 ： 利用 改进 后 的对靶磁 控溅 射 系统 ，以 Ｎ ／ ｒ混合 气体为 溅射 气体 ， 未加 热 的 ｓ（１ ） ２Ａ 在 ｉ１１
Ｊ ｕ 一 Ａ ｉ， Ｕ ｈ －ｎ Ｕ ｕ ｎ ．ｏ ｇ ， Ｈ Ｏ Ｃ ｉ ｅ ， Ｉ Ｈ ｉ ，Ｈ Ｎ Ｌ Ｓ Ｎ Ｓ ｕｊ ｇ ，Ｓ Ｎ Ｇ ａ ｇｄ ｎ Ｚ Ａ ｕ． ｉ ＷＡ Ｇ Ｘ ｎ Ａ ｉ ｍ Ｎ ｉ。
（ ．Ｃ ｌｇ ｈｓ ｓ Ｂ ｉ ａ Ｕ ｉ ｒｔ， ｉｎ１２ １ ， ｉｎＰｏｉｃ，Ｃ ｉａ １ ｏｌ ｅｏ ｙｉ ， ｅ ｕ ｎｖ ｓｙ Ｊｌ ３０ ３ Ｊ ｉ ｒｖ ｅ ｈｎ ； ｅ ｆＰ ｃ ｈ ｅｉ ｉ ｌ ｎ
薄膜磁控溅射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁控溅射技术制备不同材料薄膜，研究其制备过程中的工艺参数对薄膜质量的影响，并对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
二、实验原理磁控溅射技术是一种物理气相沉积方法，通过将靶材加热至一定温度，使其表面产生自由电子，然后在电场的作用下，自由电子与气体分子发生碰撞，产生等离子体，等离子体中的离子和电子被加速并轰击靶材表面，使靶材表面原子蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 磁控溅射系统- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- X射线光电子能谱仪（XPS）- 红外光谱仪（IR）- 薄膜厚度测量仪2. 实验材料：- 靶材：Al、TiO2、ZnO等- 衬底：玻璃、硅等- 氩气、氮气等惰性气体四、实验步骤1. 清洗衬底：使用丙酮、乙醇、蒸馏水等清洗剂对衬底进行清洗，并在烘箱中干燥。
2. 装置准备：将靶材安装在磁控溅射系统上，设置靶材与衬底的距离、溅射气压、溅射时间等参数。
3. 磁控溅射：启动磁控溅射系统，进行溅射实验，制备薄膜。
4. 薄膜性能测试：使用SEM、XRD、XPS、IR等设备对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
五、实验结果与分析1. 薄膜表面形貌：SEM结果表明，Al、TiO2、ZnO等薄膜表面均匀，无明显缺陷。
2. 晶体结构：XRD分析表明，薄膜具有良好的晶体结构，晶粒尺寸较小。
3. 成分分析：XPS结果表明，薄膜中各元素含量符合预期。
4. 薄膜性能：- 硬度：Al、TiO2、ZnO等薄膜的硬度较高，具有良好的耐磨性能。
- 导电性：Al薄膜具有良好的导电性，适用于电子器件。
- 介电性能：TiO2、ZnO等薄膜具有良好的介电性能，适用于电容器等器件。
六、实验讨论1. 溅射气压对薄膜质量的影响：溅射气压越高，薄膜密度越大，晶粒尺寸越小，但溅射气压过高会导致薄膜表面出现缺陷。
2. 溅射时间对薄膜质量的影响：溅射时间越长，薄膜厚度越大，但溅射时间过长会导致薄膜内部应力增大，影响薄膜性能。
反应磁控溅射Cu-Al-O薄膜的结构和光电学性质研究-三明学院
摘要:反应磁控溅射方法在玻璃基片上沉积Cu-Al-O 薄膜,并对薄膜进行退火处理,研究溅射功率和退火温度对薄膜结构和光电学性质的影响。
用X 射线衍射仪、分光光度计等仪器对薄膜的性质进行表征,采用拟合正入射透射谱数据计算薄膜的厚度。
结果表明:不同溅射功率条件下制备的薄膜为非晶态,透射率在近红外部分达到60%以上,电阻率随溅射功率的增加呈U 型变化,在120W 附近,电阻率达到极小值;退火后,薄膜的XRD 谱出现Cu 4O 3、CuO 和Al 2O 3的混合相,薄膜透射率有所提高,电阻率随退火温度的提高而先增大后减小。
关键词:Cu-Al-O 薄膜;溅射功率;退火温度;光学性质;电学性质;中图分类号:O484.4文献标志码:A 文章编号:1673-4343(2014)06-0062-04Study on the Structural,Optical and Electrical Properties of Cu-Al-O Thin Films Deposited by Reactive Magnetron Sputtering XIAO Rong-hui,DENG Jing-jing,YU Bi-xia (School of Mechanical and Electric Engineering ,Sanming University ,Sanming 365004,China )Abstract:Cu-Al-O films were deposited by reactive magnetron sputtering on glass substrates ,and annealed in atmo-sphere.Influence of sputtering power and annealing temperature on structure and photoelectric properties of the films were investigated.X-ray diffractometer and spectrophotometer was used to characterize the properties ,thickness of the film is cal-culated by fitting the normal incidence transmission spectrum data.The results show that as-prepared films with different sputtering power are amorphous ,the transmittance of the films near infrared part reaches above 60%,the resistivity are U type change with the increase of sputtering power ,and reaches a minimum value at 120W.The mixed phase of Cu 4O 3,CuO and Al 2O 3was detected by the XRD in the films after annealing ,the transmittance is higher than as-deposited thin films ,the resistivity showed the first increase and then decrease with the increase of annealing temperature.Key words:Cu-Al-O films ;sputtering power ;annealing temperature ;optical properties ;electrical properties反应磁控溅射Cu-Al-O 薄膜的结构和光电学性质研究肖荣辉,邓晶晶,余碧霞(三明学院机电工程学院,福建三明365004)收稿日期:2014-10-21基金项目:三明学院科研基金项目(B201110/Q )作者简介:肖荣辉,男,福建宁化人,讲师。
磁控溅射偏压对Cr薄膜密度以及表面形貌的影响
磁控溅射偏压对Cr薄膜密度以及表面形貌的影响孙钢杰;伊福廷;王焕华;贾全杰;张天冲【摘要】利用磁控溅射技术,在不同偏压条件下在Si(001)基底上沉积了金属Cr薄膜样品.用同步辐射装置对样品进行了X-射线反射率测试,采用X-射线反射率分析法研究了不同偏压下Cr薄膜密度的变化.发现当偏压小于300V时,偏压对所沉积的薄膜起到紧致的效果,偏压为300V时薄膜密度最大;当偏压大于300V时,薄膜密度减小.另外,为了探究偏压对薄膜表面形貌的影响,用扫描电子显微镜对各样品进行了表面分析,发现在偏压较小时薄膜表面较为平整;随着偏压增大,表面呈现界面分明的岛状分布.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】4页(P1-3,8)【关键词】X-射线反射率分析;铬薄膜;密度;表面形貌;磁控溅射;偏压【作者】孙钢杰;伊福廷;王焕华;贾全杰;张天冲【作者单位】中国科学院高能物理研究所多学科中心,北京100049;中国科学院高能物理研究所多学科中心,北京100049;中国科学院高能物理研究所多学科中心,北京100049;中国科学院高能物理研究所多学科中心,北京100049;中国科学院高能物理研究所多学科中心,北京100049【正文语种】中文【中图分类】O434.19;TB31铬薄膜具有良好的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和表面装饰性等特点，在不锈钢、汽车零件及光学领域都有大量应用[1-3]。
磁控溅射具有沉积速率快、镀膜面积大及附着力强等优点，是制备铬薄膜最常用的方法之一[4-6]。
在制备过程中，给衬底施加的偏压大小对薄膜的表面结构、粗糙度、密度等性质都有很大的影响，这方面的研究对于实际的薄膜制备过程可以起到指导作用。
X-射线反射率(XRR)分析是表征薄膜性能的重要方法，由于薄膜表面的X-射线反射率大小主要与薄膜的厚度、表面粗糙度和密度等性质有关[7-8]，对反射率曲线进行模拟分析可以得到薄膜密度的精确信息[9-10]。
磁控溅射碳纤维基纳米铜薄膜的结构及其性能
磁控溅射碳纤维基纳米铜薄膜的结构及其性能李颖;王鸿博;高卫东【摘要】室温条件下,采用磁控溅射法在碳纤维(CF)表面沉积纳米结构Cu薄膜,为了提高镀层与基材之间的结合牢度,对基材进行低温等离子体预处理.采用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的组分和结晶状态,用扫描电子显微镜( SEM)分析不同功率下薄膜表面形貌的变化,同时研究了溅射功率对Cu薄膜沉积速率、织物增重率、导电性能和结合牢度的影响.结果表明:薄膜的主要成分是Cu元素,且薄膜结晶良好,结晶度为40.85％；随着溅射功率增大,沉积速率增大,导电性能增强；经过5个冷热循环周期后,在溅射功率为180 W时Cu薄膜有脱落现象,且其方块电阻明显增加,薄膜结合牢度明显变差,因此,合理的溅射功率应控制在60～ 140 W之间.%Nano-copper was deposited by RF magnetron sputtering on carbon fiber (CF) fabric at room temperature and in order to improve the bonding fastness of the coated film and the substrate, the low-temperature plasma pre-treatment had been applied to the substrate. The composition and crystalline state of Cu film were analyzed by X-ray diffraction ( XRD ) , and the surface morphology of Cu film as a function of power was characterized using SEM, along with the effect of sputtering power on the deposition rate, fabric weighting percentage, electroconductive property and bonding fastness. The results indicated that the main component of the film was Cu, and the film had good crystallization with a degree of crystallinity of 40. 85% ; the deposition rate and electroconductivity of the Cu coated CF fabric increased by increasing the sputtering power. After five cycles of cold-hot cycling, the drop-out of the Cu film was observedwhen the sputtering power was 180 W, the sheet resistance increased significantly and the film bonding fastness decreased remarkably. Therefore, reasonable sputtering power should be 60-140 W.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2012(033)009【总页数】5页(P10-14)【关键词】碳纤维布;磁控溅射;表面形貌;沉积速率;性能测试【作者】李颖;王鸿博;高卫东【作者单位】生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122;生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122;生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TS131.9碳纤维织物不同于传统的织物，具有比强度高、比模量高、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等优异性能，在航天、航空等高科技领域得到了广泛应用。
直流磁控溅射Cr（Al）N薄膜的结构与性能比较研究
直流磁控溅射Cr（Al）N薄膜的结构与性能比较研究张诤尹小定王社斌余春燕【期刊名称】《《材料导报：纳米与新材料专辑》》【年(卷),期】2008(000)003【摘要】采用相同的基底偏压和靶基距离,以N_2流量和靶材溅射功率为变量,以热作模具用钢H13和Si片为基底,用直流磁控溅射的方法沉积了CrN和CrAlN膜层。
对这2种膜层用SEM测其表面形貌,用X射线衍射测其膜层结构,用M-400-H1测其表面显微硬度,用WS-97划痕仪测其膜层/基体之间的结合强度,用UMT-2摩擦磨损试验机测其表面摩擦磨损性能。
在分析溅射变量对2种膜层的影响趋势的同时,也分析了Al元素加入后所获得的CrAlN与CrN在结构、力学性能(硬度和膜/基粘结强度)和摩擦性能上的变化趋势。
【总页数】4页(P359-362)【作者】张诤尹小定王社斌余春燕【作者单位】江西理工大学南昌校区机电系南昌330013 江西蓝天学院制造系南昌330098 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG174.44【相关文献】1.氩气压强对直流磁控溅射ZnO:Al薄膜结构和性能的影响 [J], 许积文;王华;任明放;成钧2.直流磁控溅射Cr(Al)N薄膜的结构与性能比较研究 [J], 张诤;尹小定;王社斌;余春燕3.基体偏压对磁控溅射制备CrAlN纳米多层薄膜微观结构和力学性能的影响 [J], 王宇星;张侠4.磁控溅射NiCrAlY/MoS_(2)复合薄膜结构与性能研究 [J], 卢金德;韦春贝;林松盛;张佳平;李浩宇;李助军;刘怡飞;代明江;李风;刘敏5.B含量对(AlSiTiCrNbVB_(x))N薄膜微观结构与性能影响 [J], 张军鹏;徐大鹏;苏霖深;房晓彤;邵文婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Nd掺杂对磁控溅射Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)铁电薄膜结构和性能的影响
Nd掺杂对磁控溅射Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)铁电薄膜结构和性能的影响陈彬;燕红【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2013(42)6【摘要】采用磁控溅射工艺在p-Si衬底上制备了Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜,研究了Nd掺杂对Bi4-xNdxTi3O12薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。
结果表明,Nd掺杂并未改变薄膜的晶格对称性,仍然保持Bi层状钙钛矿结构,但能在一定程度上抑制晶粒的生长,使薄膜的晶粒更加细小、均匀,同时能明显改善薄膜的介电、铁电性能。
Nd掺杂量x=0.30～0.40时,Bi4-xNdxTi3O12薄膜的综合性能较好,其介电常数εr>250,介电损耗tanδ<0.1,剩余极化Pr=20.6μC/cm2,Ec<150 kV/cm。
Ag/Bi4-xNdxTi3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V曲线表明该异质结可实现极化存储,其记忆窗口达1.6 V。
但掺杂量不宜过多,当Nd掺杂量达到0.45以后,薄膜的介电、铁电性能反而有所下降。
【总页数】5页(P1203-1207)【关键词】铁电薄膜;Bi4-xNdxTi3O12;介电性能;铁电性能【作者】陈彬;燕红【作者单位】郑州铁路职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】TM22【相关文献】1.微结构对Eu掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜铁电性能的影响 [J], 吕业刚;梁晓琳;谭永宏;郑学军;龚跃球;何林2.Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响 [J], 谭丛兵;钟向丽;王金斌;廖敏;周益春;潘伟3.(Bi_(4-x),La_x)Ti_3O_(12)铁电陶瓷性能研究 [J], 申林;肖定全;余萍;朱建国;高道江4.V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响 [J], 王晓军;黄平;崔彩娥5.硅硼玻璃相对Bi_(3.15)La_(0.75)Ti_3O_(12)铁电薄膜性能的影响 [J], 王疆瑛;邬良能;江影因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
05磁控溅射法制备的TiN纳米晶薄膜的结构特性
磁控溅射法制备的TiN纳米晶薄膜的结构特性摘要：利用直流磁控溅射法在Si(111)衬底上制备TiN纳米晶薄膜，沉积温度和时间对薄膜的微观结构形态的影响分别用FE-SEM和AFM来表征。
TiN薄膜的结气的混合气体沉积所得的薄膜存在(200)的构用XRD来分析。
开始时在Ar和N2择优取向，后来当沉积温度增加到500℃时其择优取向变为(111)-(200)。
在N2气沉寂的薄膜开始表现出(111)的择优取向，但是随着时间的增加转变为(200)- (111)的择优取向。
TiN薄膜中结构的转变归因于一种或者是多种因素共同造成，例如应变能、表面自由能、表面扩散和吸附原子流动；每一种因素的影响依赖于实验过程的情况。
薄膜的晶粒大小利用XRD测的。
通过FE-SEM观察到在Ar+N2 气下沉积的TiN薄膜分别存在金字塔形状和柱状晶粒的形态。
(70:30) 和纯N2气下沉积的TiN 利用薄膜的AFM图像计算薄膜的平均粗糙度。
结果表明在纯N2(70:30)混合气体下沉积的薄膜。
薄膜的平均粗糙度小于在在Ar+N21.IntroductionTiN薄膜由于具有超硬及较好的化学稳定性而广泛应用于摩擦涂层和防扩散涂层。
TiN纳米晶薄膜由于具有纳米级尺寸和表面的影响相较于块状纳米晶薄膜存在更大的硬度和长度。
对于TiN薄膜在结构，功能型应用而言，控制薄膜的微观结构特征，例如粒度、形状、质地、多孔性、密度、填料因子以确保TiN 薄膜的可靠性是很重要的。
物理气相沉积技术，例如磁控溅射、磁过滤阴极弧、离子镀和等离子体基离子注入均可制备TiN薄膜。
在物理气相沉积技术中沉积参数和热处理对于TiN薄膜的微观结构特性影响较大。
举个例子，在磁控溅射中，对于控制沉积参数例如沉底温度、压强、功率、衬底和能量及粒子流量可以进一步影响薄膜的晶粒生长和结晶性质，而这归根结底将影响薄膜的微观结构和性质。
构造模型可以描述沉积薄膜的结构。
这些模型提供了在所期待的温度下沉积薄膜有与预测相同微观结构的优质图像。
Si_111_衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征_汪洪
第34卷第3期 人 工 晶 体 学 报 Vol.34 No.3 2005年6月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS June,2005 S i(111)衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征汪 洪1,周圣明2,宋学平1,刘艳美1,李爱侠1(1.安徽大学物理与材料科学学院,合肥230039; 2.中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)摘要:采用磁控溅射法在(111)单晶硅衬底上沉积了Zn O薄膜,并研究了退火温度对Zn O薄膜晶体质量、晶粒度大小、应力和光致发光谱的影响。
X射线衍射(XRD)表明薄膜为高度c轴择优取向。
不同退火温度下的Zn O薄膜应力有明显变化,应力分布最为均匀的退火温度为500℃。
室温下对Zn O薄膜进行了光谱分析,可观测到明显的紫光发射(波长为380n m左右)。
实验结果表明,用磁控溅射法在单晶硅衬底上能获得高质量的Zn O薄膜。
关键词:Zn O薄膜;磁控溅射;X射线衍射;应力;光致发光中图分类号:0484 文献标识码:A 文章编号:10002985X(2005)0320479205 Prepara ti on and Character i za ti on of ZnO F il m s Grownby M agnetron Sputter i n g on S i(111)Substra tesWAN G Hong1,ZHOU Sheng2m ing2,SON G X ue2ping1,L I U Yan2m ei1,L I A i2xia1(1.School of Physics and Material Science,Anhui University,Hefei230039,China;2.Shanghai I nstitute of Op tics and Fine Mechanics,Chinese Acade my of Sciences,Shanghai201800,China)(Recieved13D ece m ber2004)Abstract:Zn O thin fil m s were gr o wn by magnetr on s puttering technique on Si(111)substrates.The influence of annealing te mperature on the quality,grain size,stress distributi on and phot olum inescence of ZnO fil m s was discussed.X2ray diffracti on patterns indicate that the fil m s are c2axis oriented.The stress of the fil m s changes with annealing te mperature,and the op ti m u m annealing te mperature is about500℃according t o the stress analysis.The e m issi on s pectra excitated by325nm were measured at r oom te mperature,and a380nm e m issi on was observed.These results suggest that high quality Zn O thin fil m s can be obtained by magnetr on s puttering technique on the silicon substrates.Key words:Zn O fil m s;magnetr on s puttering;X2ray diffracti on;stress;phot olu m inescence1 引 言氧化锌是一种具有六方结构的宽禁带Ⅱ2Ⅵ族半导体材料,室温下能带带隙E g为3.37e V。
直流和高功率磁控溅射制备氮化铬薄膜及其结构性能比较
稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的结构和磁性的开题报告
稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的结构和磁性的开题报告一、研究背景随着科技的发展，纳米材料在各个领域都得到了广泛的研究和应用。
其中，磁性纳米材料具有很大的应用价值，比如在储存、传输、探测等方面都有广泛的应用。
稀土元素的掺杂可以提高磁性纳米材料的磁性能，因此稀土掺杂的磁性纳米材料也成为了当前研究的热点。
本研究将针对稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的结构和磁性进行研究。
二、研究目的本研究旨在通过制备稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜，对其结构和磁性进行深入研究和探讨，为磁性纳米材料的应用和发展提供有力的科学依据。
三、研究内容1. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的制备方法研究：通过溶液化学法、磁控溅射法等多种工艺方法制备稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜，并对比分析不同制备方法对产物结构和磁性能的影响。
2. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的结构分析：采用X射线衍射、透射电子显微镜等多种检测手段对样品的晶体结构、形貌、研磨等进行分析和表征，以获取样品的微观结构信息和相关物理特性。
3. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的磁性分析：采用磁化率、磁滞回线、磁谱等多种测试手段对样品的磁学性质进行研究，探讨Nd掺杂对样品磁性的影响机理和特点。
四、研究成果通过对稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的制备、结构分析和磁性分析的深入研究，本研究将获得以下成果：1. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的制备技术。
将综合比较各种制备方法的优缺点，寻找最适合的制备条件，提高样品的制备质量和产量。
2. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的结构特征研究。
通过各项性质的分析，例如X射线衍射、透射电子显微镜等，揭示样品微观结构，为后续的研究提供基础数据。
3. 稀土Nd掺杂FeCo纳米磁性薄膜的磁性特征研究。
通过磁化率、磁滞回线、磁谱等多种测试手段对样品的磁学性质进行研究，探讨Nd掺杂对样品磁性的影响机理和特点，为纳米磁性材料的应用提供科学依据。
磁控溅射ZrSiN薄膜的微观结构表征及其力学与摩擦学性能研究
磁控溅射ZrSiN薄膜的微观结构表征及其力学与摩擦学性能研究蔡红金;喻利花;许俊华【摘要】通过改变硅靶功率,采用非平衡磁控溅射法制备了不同Si含量的ZrSiN 薄膜.采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、热重分析仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究了薄膜的微观结构、成分、表面形貌、抗氧化性、力学性能,以及室温和高温下的摩擦磨损行为.ZrSiN薄膜为面心立方结构.随着Si含量的增加,薄膜的显微硬度先减小后增大.适量Si元素的加入可以在一定程度上改善ZrN 薄膜与304不锈钢基体的结合力,以及提高其抗氧化性.室温(25℃)下,随着Si含量增加,薄膜的摩擦因数稳定在0.8左右,磨损率逐渐降低.当薄膜中Si的原子分数为7.04%时,随着温度从室温上升到200℃,薄膜的摩擦因数大幅下降,然后随着温度继续升高至800℃,薄膜的摩擦因数趋于稳定.在650℃时,Si元素的加入降低了薄膜的摩擦因数和磨损率.与室温时相比,650℃时薄膜的摩擦因数更小,磨损率更大.%A series of ZrSiN thin films with different Si contents were deposited by reactive unbalanced magnetron sputtering through changing the power of silicon target. Their microstructure, composition, surface morphology, antioxidation and mechanical properties, as well as friction and wear behaviors at room and higher temperatures were studied by X-ray diffractometer, scanning electron microscope, energy-dispersive spectroscope, thermogravimetric analyzer, nanoindenter, friction and wear tester, and three-dimensional profilometer. The ZrSiN thin film has a face-centered cubic structure, and its microhardness is decreased initially and then increased with the increasing of Si content. The addition of anappropriate amount of Si can improve the oxidation resistance of ZrN thin film and its adhesion to 304 stainless steel substrate. At room temperature (25 ℃), the friction coefficient of Z rSiN thin film remains stable around 0.8, and its wear rate gradually decreases with the increasing of Si content. The friction coefficient of the ZrSiN thin film containing 7.04at.% Si substantially reduces as the temperature is raised from 25 ℃ to 200 ℃, and then tends to be stable as the temperature is further gradually raised to 800 ℃. At 650 ℃, the addition of Si makes the friction coefficient and wear rate of ZrN thin film decline. The ZrSiN thin films have lower friction coefficients but larger wear rates at 650 ℃ than at room temperature.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】7页(P529-535)【关键词】锆硅氮;薄膜;磁控溅射;微观结构;力学;抗氧化;摩擦学【作者】蔡红金;喻利花;许俊华【作者单位】江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TG174.44随着制造技术的发展，特别是干式、高速、高温等苛刻条件的出现，对摩擦磨损件表面的涂层提出了更高要求，传统的刀具涂层已不能满足要求。
靶基距对射频磁控溅射法制备氟碳膜的结构与性能影响
靶基距对射频磁控溅射法制备氟碳膜的结构与性能影响刘增机;纪全;张浴晖;夏延致;王凤军【摘要】采用射频磁控溅射法,以聚四氟乙烯(PT-FE)为靶,氩气为载气,在再生纤维素基底上制备了氟碳膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角测试仪对氟碳膜的表面形貌、表面结构和表面性能进行了研究.结果表明,该法制得的氟碳膜是由纳米粒子组成的岛状结构,岛的表面起伏不平.这种氟碳膜由-CF3-CF2-、-CF-和-C-4个组分构成,靶基距从30mm增加到813mm时,氟碳膜的F/C从0.551减小到0.427,呈逐渐减小的趋势.随着靶基距的增大,接触角从107°逐渐减小到75°,减小靶基距有利于提高氟碳膜的疏水性能.%Fluorocarbon films were prepared by RF magnetron sputtering on regenerated cellulose substrate,used PTFE as the target and used Ar as the working gas. The atomic force microscope (AFM) was employed to determine the morphology of the surface. The structure of fluorocarbon films was investigated by means of XPS, and the contact angle was measured by the static contact angle testing apparatus. It was found that the obtained fluorocarbon films demonstrated islands-structure which were composed of nanosized particles and the surface of islands was not even. The fluorocarbon films which consisted of four components, i.e. -CF3,-CF2-,-CF- and -C-. The ratio of fluorine to carbon (F/C) of films drops from 0. 551 to 0. 427 and the contact angle drops fro m 107 to 75° with the increase of the target-substrate distance from 30 to 80mm, decreasing the target-substrate distance is beneficial to enhance hydrophobicity of fluorocarbon films.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2011(042)005【总页数】3页(P918-920)【关键词】射频磁控溅射;靶基距;AFM;XPS;接触角【作者】刘增机;纪全;张浴晖;夏延致;王凤军【作者单位】青岛大学,化工学院,山东,青岛,266071;青岛大学,纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东,青岛,266071;青岛大学,化工学院,山东,青岛,266071;青岛大学,纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东,青岛,266071;青岛大学,化工学院,山东,青岛,266071;青岛大学,化工学院,山东,青岛,266071;青岛大学,纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东,青岛,266071;青岛大学,化工学院,山东,青岛,266071;青岛大学,纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东,青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】O484;O461射频磁控溅射法是一种成熟的技术，具有沉积速度快、易于溅射、膜与基底粘附性好以及成膜均匀性好等优点。
Nd等稀土元素掺杂对铁基永磁合金的磁性影响
Nd等稀土元素掺杂对铁基永磁合金的磁性影响摘要:本文介绍了以Nd、Tb为代表的几种稀土元素掺杂所形成的铁硼基磁体复合材料的晶体结构与磁性能,并讨论了不同稀土元素掺杂对铁基永磁合金的居里温度及矫顽力的影响,发现在铁硼磁体中适量掺杂Nd、Tb等稀土元素可适当提高其居里温度及矫顽力。
关键词:Nd-Fe-B;复合材料;掺杂;稀土元素1引言稀土永磁材料是当前具有很高磁能积和多种优良磁性的永磁材料,尤其是第三代稀土永磁材料钕铁硼磁体的出现,迅速改变了永磁材料的研究生产和应用的格局。
Nd-Fe-B永磁体的性能较第一、二代永磁体有很大提高,它的最大磁能积(BH)max为400～490kJ/m3,理论值可达640kJ/m3,是当今磁性能最高的永磁材料,被誉为“永磁之王”[1]。
高性能的永磁材料要求具有以下六个基本性能:最大磁能积、饱和磁化强度高、矫顽力大、剩磁强、各向异性场和居里温度高,而钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体除了具有最大磁能积(BH)外,还具有内秉矫顽力大、剩余磁感应强度高等特点,这些因素都赋予了它优异的磁性能。
稀土元素由于其独特的4f电子结构、大的原子磁矩,以及很强的自旋轨道耦合磁矩等特性,决定了其晶体结构的对称性较低,磁性电子(4f电子)处于较内壳层,自旋一轨道相互作用和晶(体电)场作用都较强,因而具有原子磁矩高、磁晶各向异性高、磁致伸缩系数高、磁光效应高和磁有序转变温度(居里点和奈尔点)低(称为“四高一低”)以及磁有序结构复杂等特点,特别是当稀土元素与其它元素形成配合物时,更具有丰富的磁学、电学及光学特性[2-4]。
因此,要使NdFeB永磁体获得更广泛的应用,就要在其中掺杂某些稀土金属元素以提高钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体的磁性能,使其达到最优性能。
本文将研究掺杂稀土元素对钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体不同磁性能的影响,包括对其居里点和矫顽力的影响。
2钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁合金的晶体结构[5]以Nd2Fe14B为代表的稀土铁硼永磁合金属四方晶系,空间群为P42/mnm。
Nd等稀土元素掺杂对铁基永磁合金的磁性影响
Nd等稀土元素掺杂对铁基永磁合金的磁性影响
黄刚
【期刊名称】《佛山陶瓷》
【年(卷),期】2010(20)2
【摘要】本文介绍了以Nd、Tb为代表的几种稀土元素掺杂所形成的铁硼基磁体复合材料的晶体结构与磁性能,并讨论了不同稀土元素掺杂对铁基永磁合金的居里温度及矫顽力的影响,发现在铁硼磁体中适量掺杂Nd、Tb等稀土元素可适当提高其居里温度及矫顽力.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】黄刚
【作者单位】中国地质大学,材料科学与化学工程学院,武汉430074
【正文语种】中文
【相关文献】
1.Nd8.5 Fe84 Nb0.5 Zr0.5 B6 Cu0.5稀土永磁合金磁性能的研究 [J], 李福山;王金磊;董晓源;李育洛;黎文强
2.合金元素掺杂对γ-Fe磁性影响的第一性原理研究 [J], 芦博俊;陈宏涛
3.金属钼对铁基稀土永磁合金性能及稳定性影响的研究 [J], 连法增;艾禄
4.新型稀土铁基纳米晶永磁材料的磁性 [J],
5.添加液相合金对Sm_2Co_(17)稀土永磁磁性能的影响 [J], 陈德龙;张伟华
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