材料物理专业磁控溅射镀膜实验教学论文

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浅谈磁控溅射镀膜工艺中的反应溅射

浅谈磁控溅射镀膜工艺中的反应溅射信义玻璃（天津）有限公司陈大伟摘要：本文介绍了磁控溅射镀膜工艺、磁控溅射设备、非反应溅射与反应溅射：反应溅射是一个非常复杂的过程。

重点对反应溅射中的“直流氧化溅射”、“阳极消失效应”、“靶材中毒现象”、“磁滞效应现象”、“金属模式”、“过渡模式”、“反应模式”、“反应溅射磁滞效应特征曲线”进行分析。

在生产过程中，掌握反应溅射工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准确判断溅射工艺中的异常现象，利用有效的手段进行调整，才能达到高效的溅射速率以及高质量的膜层性能，防止不良溅射现象的出现。

0引言磁控溅射镀膜是目前离线镀膜玻璃生产最重要的方式之一.其生产溅射工艺非常复杂.其中包含直流和交流溅射的控制模式，平面阴极、旋转阴极的溅射设备，惰性和反应的工作气体以及适当的低气压环境等方面。

在生产过程中不同的磁控阴极、材料、气氛等又会有不同的工艺控制模式，其中包含非反应溅射以及反应溅射，而反应溅射中又涉及到靶材溅射的金属模式、磁滞效应、中毒模型等，这些均会影响到膜层组分、溅射效率、成膜质量及性能等方面。

在实际的生产过程中.掌握磁控溅射工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准确判断溅射工艺中的异常现象并做出及时的处理.对最终高质量高效率成膜控制具有重大意义。

1磁控溅射简介1.1溅射工艺磁控溅射是物理气相沉积（PVD）的一种，是一种十分有效的薄膜沉积方法。

上世纪70年代广泛发展起来的磁控阴极溅射法可以在玻璃上沉积出高质量的用于控制光线和太阳能的膜层。

简单地讲，就是在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子，在阴极电场的加速下，轰击刻蚀阴极上的靶材，使材料源的离子从靶材表面上脱离崩射出来，然后沉积附着在基片上。

溅射镀膜过程是将基片置-4-于有特殊设计的阴极和工作气体的真空腔室中来实现的，在阴极上施加负电压，当真空腔体内达到适当的条件进行等离子体辉光放电（图1）。

带正电的气体离子受到带负电的阴极靶材表面的吸引，正原子对负电位的靶材的撞击非常强烈，使得靶材上的原子从表面崩射出来并沉积在玻璃上，从而形成一层原子依次排列的薄膜（图2）。

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、电磁、热学等领域具有广泛的应用。

近年来，随着科技的发展，透明导电氧化物薄膜的制备技术也在不断进步。

其中，磁控溅射法因其制备工艺简单、薄膜质量高、可重复性好等优点，成为制备透明导电氧化物薄膜的常用方法之一。

本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的过程，并对其性能进行研究。

二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜2.1 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡、氧化铟等）、基底（如玻璃、石英等）以及氩气等。

实验设备为磁控溅射镀膜机，该设备具有高真空度、高溅射速率、低损伤等特点。

2.2 制备过程（1）将基底清洗干净，放入磁控溅射镀膜机中；（2）将靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶材托盘上；（3）将氩气通入磁控溅射镀膜机内，调整气压至合适范围；（4）开启磁控溅射镀膜机的电源，调节溅射功率和溅射时间；（5）当靶材表面开始发生溅射现象时，基底上的透明导电氧化物薄膜开始沉积；（6）在设定的时间结束后，关闭电源，停止溅射。

2.3 工艺参数优化在实验过程中，可以通过调整磁控溅射镀膜机的工艺参数（如溅射功率、溅射时间、工作气压等），来优化透明导电氧化物薄膜的制备过程。

在实验过程中，需要控制好各参数的配合关系，以获得最佳的薄膜质量和性能。

三、性能研究3.1 结构性能研究通过X射线衍射（XRD）技术对制备的透明导电氧化物薄膜进行结构分析。

通过XRD图谱可以确定薄膜的晶体结构、晶格常数等参数。

此外，还可以利用扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的致密性和颗粒大小。

3.2 电学性能研究通过四探针法测量透明导电氧化物薄膜的电阻率、方块电阻等电学性能参数。

同时，还可以通过霍尔效应测试等方法研究薄膜的载流子浓度、迁移率等电学性质。

通过这些研究，可以评估薄膜的导电性能及其在器件中的应用潜力。

3.3 光学性能研究通过紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）测量透明导电氧化物薄膜的光学性能参数，如透光率、反射率等。

磁控反应溅射制备AlN薄膜及其性能研究

湖南大学硕士学位论文磁控反应溅射制备AlN薄膜及其性能研究姓名：刘新胜申请学位级别：硕士专业：材料物理指导教师：周灵平20070401硕士学位论文摘要　AlN薄膜具有一系列独特的优良物理化学性质，在电学、光学、声学和力学等方面有广阔的应用前景。

尤其是AlN具有热导率高、电阻率高、击穿场强大、介电系数小、热膨胀系数与GaN、GaAs等常用半导体材料匹配这些特性，使其被广泛用作微电子和功率器件的基板、封装、介质隔离材料。

本研究工作采用MIS800型多功能离子束磁控溅射复合镀膜设备，分别在45钢、硅、钼衬底上制备出了高质量的AlN薄膜。

首先用XRD和SEM测试手段对沉积在45钢衬底上的AlN薄膜的结晶性能和组织结构进行了表征。

结果发现，衬底温度、氮气浓度和工作气压对AIN薄膜的结晶性能和组织结构有很大的影响。

通过引入AlN缓冲层，使薄膜的择优取向由原本的（100）晶面向（002）晶面演变；并且使薄膜的生长模式从岛状生长向层状生长过渡，从而增加了薄膜致密度，有效的提高了薄膜的结晶质量，为生长高质量的AIN薄膜提供了实验依据。

其次，用划痕测试仪对各个衬底上薄膜的粘结强度进行表征，结果表明，薄膜与基体界面处的结合状态是影响AlN薄膜的粘结强度的关键因素。

一系列的对比实验后发现，低能离子束清洗衬底表面、引入界面过渡层、对不同的衬底采用不同工艺都可以有效提高AlN薄膜的粘结强度。

AlN薄膜的制备方法和工艺对薄膜的组织结构和应力等产生较大的影响，采用双靶磁控溅射共沉积能有效改善薄膜的粘结性能，衬底温度和工作气压对双靶磁控溅射共沉积AlN薄膜粘结强度有一定影响。

最后，用超高电阻测试仪和绝缘耐压仪对薄膜的电学性能进行了测试，AlN 薄膜的电阻率高达6.4×1013Om，击穿场强高达1.32MV/cm，薄膜中的Al/N比和薄膜结晶质量是影响AlN薄膜电学性能的主要因素。

关键词：ＡｌＮ薄膜；磁控溅射；结晶质量；粘结强度；电阻率；击穿场强　反应磁控溅射AlN薄膜制备及性能研究AbstractWurtzite Aluminum nitride (AlN) belongs to III–V semiconductor compounds with a hexagonal wurtzite crystal structure. Because of its high thermal conductivity, chemical stability, high hardness, high acoustic velocity, large electromechanical coupling coefficient and a wide band gap, AlN thin films have received great interest as a promising candidate electronic material for thermal dissipation, dielectric and passivation layers, surface acoustic wave (SAW) devices and photoelectric devices.In this paper, high quality AlN thin films were deposited on the 45 steel, Si and Mo substrates, respectively, by MIS800 ion beam sputtering and magnetron sputtering techniques simultaneously.Firstly, the crystallization properties and structures of AlN films deposited on the 45 steel were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electronic Microscope (SEM). The results indicated that the sbustrate temperature, the concentration of Nitrogen gas and the working pressure had great effects on the crystallization properties and structures of AlN films. By introducing AlN buffer layer, the preferred orientation of films changed from (100) to (002), and the growth model changed from island-like to layer-like. These changes increased the density of films, improved the film’s crystallization quality. Our experiment results supplied a guide to yield AlN films with high quality.Secondly, the scratch test was adopted to measure the adhesion of AlN thin films deposited on different substrates; this study demonstrated that the combination in the film/underlay interface was the key factor in influencing the adhesion of AlN thin films. The adehison of the films can be improved by cleaning the sbustrate surface by low-energy ion beam, introducing the transition buffer between the interface and different technics for different substrates. The structure and stress of AlN films were influenced by the preparation method and the technics, and the properties of AlN films can be improved by employing dual targets reactive magnetron sputtering deposition method, while the temperature of underlay and working pressure were the important parameters of this method.Finally, the electronic performance of AlN films were tested by superhigh resistor test apparatus and insulate voltage test apparatus. The resistance ratio of films can be as high as 6.4×1013Om, breakdown field can be high as 1.32MV/cm. The main硕士学位论文factors which effected the electronic performance of AlN films were ratio of Al/N and the crystallization quality of the films.Key Words: AlN films; magnetron sputtering; crystalline quality; adhesion; resistivity; breakdown electric field湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

磁控溅射制备铝薄膜毕业论文

磁控溅射制备铝薄膜毕业论文目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.1.2 薄膜研究的发展概况 (1)1.1.3 薄膜的制备方法 (4)1.1.4 薄膜的特征 (5)1.1.5 薄膜的应用 (7)第2章射频反应磁控溅射制备方法机理分析 (8)2.1 射频反应磁控溅射法原理 (8)2.1.1 直流辉光放电 (8)2.1.2 射频辉光放电 (9)2.1.3 射频原理 (9)2.1.4 磁控原理 (11)2.1.5 反应原理 (12)2.2. 溅射机理 (13)2.2.1 基本原理 (13)2.2.2 基本装置 (13)2.3 溅射的特点和应用 (15)2.3.1 溅射的特点 (15)2.3.2 溅射的应用 (16)第3章实验 (17)3.1 课题的研究线路 (17)3.2 实验材料以及设备 (17)3.3 实验仪器的原理 (18)3.3.1 磁控溅射镀膜仪的原理 (18)3.3.2 椭圆偏振测厚仪的原理 (19)3.3.3 原子力显微镜的原理 (23)3.3.4 表面预处理 (27)3.3.5 薄膜制备 (28)第4章实验结果及数据分析 (30)4.1 薄膜测试与分析 (30)4.1.1 衬底温度对于铝薄膜属性的影响 (30)4.1.2 衬底温度对于铝薄膜生长的影响 (31)4.1.3 不同的气压对于铝薄膜生长的影响 (34)结论 (40)致 (41)参考文献 (42)附录X 译文 (43)利用CO/SiC衬底上制备单层石墨薄膜 (43)附录Y 外文原文 (48)第一章绪论1.1 薄膜概述1．1．1 引言人工薄膜的出现是20世纪材料科学发展的重要标志。

自70年代以来，薄膜材料、薄膜科学、与薄膜技术一直是高新技术研究中最活跃的研究领域之一，并已取得了突飞猛进的发展。

薄膜材料与薄膜技术属于交叉学科，其发展几乎涉及所有的前沿学科，其应用与推广渗透到了各相关技术领域。

正是由于薄膜材料和薄膜技术的发展才极促进了微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息技术、传感器技术、航空航天技术和激光技术的发展，也为能源、机械、交通等工业部门和现代军事国防部门提供了一大批高新技术材料和器件。

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物（TCO）薄膜作为一种具有优异光学性能和电学性能的材料，广泛应用于光电显示、太阳能电池等领域。

随着科技的发展，对TCO薄膜的性能要求日益提高，制备工艺的优化和性能研究显得尤为重要。

磁控溅射法作为一种常用的制备TCO薄膜的方法，具有制备工艺简单、薄膜质量高等优点。

本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的工艺流程、实验方法及薄膜性能的研究。

二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜1. 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡（SnO2）或氧化铟（In2O3）等）、基底（如玻璃或石英等）、溅射气体（如氩气等）。

实验设备主要包括磁控溅射镀膜机、真空泵等。

2. 实验方法（1）基底处理：将基底清洗干净，并进行预处理，以提高薄膜与基底的附着力。

（2）靶材制备：将靶材固定在磁控溅射镀膜机的靶位上。

（3）真空环境：将镀膜机腔体抽至高真空状态，以去除腔体内的杂质和气体。

（4）溅射镀膜：在磁控溅射镀膜机中，通过调节溅射功率、气体流量、基底温度等参数，实现TCO薄膜的制备。

三、薄膜性能研究1. 光学性能通过紫外-可见光谱仪测试TCO薄膜的透光率，分析薄膜的光学带隙、光学常数等性能。

同时，还可以通过SEM（扫描电子显微镜）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的光散射性能。

2. 电学性能采用四探针法或霍尔效应测试仪等设备测试TCO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率等电学性能参数。

通过分析这些参数，可以评估TCO薄膜的导电性能和稳定性。

四、结果与讨论1. 实验结果通过磁控溅射法制备的TCO薄膜具有较高的透光率和较低的电阻率，满足光电显示、太阳能电池等领域的应用需求。

此外，薄膜的表面形貌良好，光散射性能较低。

在实验过程中，通过调整溅射功率、气体流量、基底温度等参数，可以实现对TCO薄膜性能的优化。

2. 结果讨论（1）溅射功率对TCO薄膜性能的影响：随着溅射功率的增加，薄膜的结晶性和致密度提高，从而提高了薄膜的透光率和导电性能。

材料物理专业磁控溅射镀膜实验教学的探讨-最新教育文档

材料物理专业磁控溅射镀膜实验教学的探讨淮北师范大学材料物理与化学学科是安徽省重点学科，材料物理专业的定位是培养复合型的人才，这就要求本专业的教育应该注重实践能力和创新能力，应该与社会的需求挂钩。

磁控溅射镀膜实验开设具有重要的意义，能够将学生所学的理论专业知识同实际操作有机结合起来，使学生对所学的专业知识有个系统全面的掌握，从而能够适应社会的需求。

1.磁控溅射镀膜实验开设的必要性1.1培养目标的要求。

本专业要求学生能掌握材料物理基本理论与技术，具备材料科学相关的基本知识、基本理论和基本技能，具有一定的创新能力和较强的实践技能，能在材料科学与工程及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作。

磁控溅射镀膜装置是较复杂的系统，包含了很多组件，例如真空计、机械泵、溅射靶等。

材料物理专业的学生已经通过开设的不同理论课程的学习，具有非常扎实的专业理论知识，但是学生很难将所学的知识同实际操作有机结合起来。

[3]通过镀膜实验的学习，学生能将课程所学的零散的知识进行全面和系统的掌握。

1.2社会的需求。

磁控溅射镀膜方式在多个工业领域中被广泛的应用[1，2]。

例如现在应用比较广泛的ITO(IndiumTinOxide)导电膜玻璃就是利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡（俗称ITO）膜加工制作成的。

很多材料专业的学生在磁控溅射镀膜实验知识方面存在着欠缺，仅停留在单纯的理论知识掌握的层面。

学生接触设备后，只会简单的设定程序的操作，一旦磁控溅射设备出现问题就会束手无策。

另外，镀膜的好坏直接影响后续产品的质量，如果要制备出高质量、符合标准的薄膜就必须从磁控溅射技术着手、进行工艺等方面的优化。

这都说明毕业生想要在相关领域占有重要的一席之地，需要进行磁控溅射镀膜实验课程的学习。

2．磁控溅射设备的结构和工作流程2.1磁控溅射原理及结构。

磁控溅射又称为高速、低温的溅射技术，其本质是在阴极溅射的基础上按磁控模式运行的一种新型的高速、低温溅射。

《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》

《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》一、引言随着现代工业技术的不断发展，材料表面性能的改进和优化已成为提高产品性能和使用寿命的关键。

磁控溅射技术作为一种先进的薄膜制备技术，在材料科学领域得到了广泛的应用。

本文以CrAlSiN膜层为研究对象，通过磁控溅射技术制备该膜层，并对其综合性能进行深入研究。

二、磁控溅射CrAlSiN膜层制备1. 材料选择与设备准备本实验选用高纯度的Cr、Al、Si和N等靶材作为溅射原料。

设备采用磁控溅射镀膜机，具有高溅射速率、低损伤等特点。

2. 制备工艺流程（1）清洗基底：将基底（如不锈钢、铝合金等）进行清洗，去除表面油污和杂质。

（2）预处理：对清洗后的基底进行预处理，如抛光、蚀刻等，以提高基底与膜层的结合力。

（3）磁控溅射：将靶材放置于镀膜机中，调整好溅射参数（如功率、气压、溅射时间等），进行磁控溅射。

（4）后处理：溅射完成后，对膜层进行适当的后处理，如退火、氧化等，以提高膜层的性能。

三、CrAlSiN膜层综合性能研究1. 结构与形貌分析采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对CrAlSiN膜层的结构和形貌进行分析。

结果表明，CrAlSiN膜层具有致密的晶体结构，表面平整度较高。

2. 机械性能研究通过硬度测试、耐磨性测试等方法，对CrAlSiN膜层的机械性能进行研究。

结果表明，该膜层具有较高的硬度和良好的耐磨性，可有效提高基底的表面硬度和使用寿命。

3. 耐腐蚀性能研究在模拟实际使用环境条件下，对CrAlSiN膜层的耐腐蚀性能进行测试。

结果表明，该膜层具有较好的耐腐蚀性能，可在恶劣环境下保持良好的性能。

4. 热稳定性研究通过高温测试等方法，对CrAlSiN膜层的热稳定性进行研究。

结果表明，该膜层具有较高的热稳定性，可在高温环境下保持稳定的性能。

四、结论本文通过磁控溅射技术成功制备了CrAlSiN膜层，并对其综合性能进行了深入研究。

结果表明，该膜层具有致密的晶体结构、较高的硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性能及热稳定性。

磁控溅射镀膜技术的研究进展

磁控溅射镀膜技术的研究进展磁控溅射镀膜技术是一种常见的表面处理技术，它可以在各种基材表面制备出具有特殊性能的薄膜层。

随着技术的不断发展，在材料的选择、制备工艺、表面状态分析等方面都有所进步，使得磁控溅射镀膜技术在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。

一、磁控溅射镀膜技术的基本原理磁控溅射镀膜技术基于靶材发射金属离子的原理，通过高能离子轰击固体靶材表面，使得金属离子从靶材表面脱离并沉积在基材表面上，从而形成具有一定厚度和化学组成的功能性膜层。

这种技术的独特之处在于可以通过控制靶材的化学成分和溅射工艺参数来调控薄膜层的结构和性能。

其中，靶材的化学成分直接影响薄膜层的组成，而溅射工艺参数如气压、功率、溅射气体种类和气体流量等则直接影响溅射速率和膜层的质量。

二、材料选择与制备工艺磁控溅射镀膜技术广泛用于各种材料的制备，包括金属、合金、氧化物、硅类材料以及半导体材料等。

对于不同的材料，其制备工艺也有所不同。

金属材料通常采用单一金属靶材或合金靶材进行制备，而合金靶材的组成比例可以通过调整靶材的制备工艺来实现。

氧化物材料则需要先将靶材还原成金属或合金形态，然后利用气氛调节技术调节气氛中氧气含量来制备氧化物膜层。

在制备工艺方面，需要进行适当的气氛调节和工艺优化。

例如，在制备合金材料时，需要考虑合金靶材的制备过程中的变形问题，找到合适的制备参数来保证靶材的均匀溅射和膜层的均匀沉积。

三、表面状态分析磁控溅射镀膜技术制备出的膜层常常需要通过表面状态分析来控制其性能，最常用的分析方法是X射线衍射和扫描电镜技术。

X射线衍射技术可以用于分析膜层的结晶性、晶格参数和晶胞结构等信息，从而定量描述膜层的结构和性能。

而扫描电镜技术则可以提供更丰富和直观的表面形貌信息，包括表面粗糙度、形貌变化和结构特征等。

此外，还有一些其他的表面分析技术如原子力显微镜、能量散射光谱和X射线光电子能谱等，可以用于全面分析膜层的属性和性能。

四、应用前景磁控溅射镀膜技术在各种领域都得到了广泛应用，在新能源、医疗、航空航天等高科技产业中有着重要的地位。

磁控溅射镀膜实验报告

近代物理实验磁控溅射镀膜宋爽核12 2011011723指导老师：王合英 2013-5-24【摘要】本实验根据气体辉光放电和磁场约束电子运动的原理，运用真空系统和磁控溅射镀膜技术，测量了基片加热温度和真空度变化的关系，溅射气压、溅射功率和溅射速率的关系，并在载玻片上镀上了铜膜。

关键词：磁控溅射镀膜，辉光放电，溅射速率，溅射气压、溅射功率一．前言当今信息社会，众多通讯机器的心脏部分，离不开以薄膜技术为基础而制作的元器件、电子回路、集成电路等。

磁控溅射镀膜是目前应用最为广泛的薄膜制备方法之一。

磁控溅射技术是在普通的溅射技术基础上发展起来的。

溅射是近年来在真空镀膜中得到广泛应用的一种成膜方法。

溅射法是利用高能离子（电场加速正离子，由电极间工作气体在强电场作用下电离产生）高速冲击负极溅射材料表面，发生碰撞。

由于高能离子的能量大于靶材原子表面结合能，从而使靶材表面的原子或分子等得到入射离子的能量，逐渐溢出表面形成溅射。

溅射镀膜就是基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，整个过程都是建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。

而磁控溅射技术工作原理如图1所示：图1 磁控溅射原理就是在电子运动过程中，用磁场和电场同时作用于电子，磁场B垂直于电场E，靶极表面附近的电子在互为正交的电、磁场作用下，受到洛仑兹力作用而沿螺旋路径运动，这就延长了电子在空间运动的时间，从而提高电子对工作气体的电离几率和有效地利用电子的能量，并能尽量避免高能粒子直接轰击样品表面。

磁控溅射具有“低温”、“高速”两大特点，故又称为高速低温溅射技术。

二、实验图2 高真空磁控溅射镀膜机真空室结构示意图按各部分的功能分类，该设备主要由真空系统、溅射镀膜系统、测量及控制系统三部分组成：1、真空系统及其测量真空系统为溅射镀膜提供一个高真空的薄膜生长环境，本底真空度的高低也直接影响薄膜的结构和性能，是薄膜制备最基本和重要的条件。

真空度底，镀膜室内残余气体分子多，薄膜受残余气体分子的影响，使其性能变差。

利用磁控溅射制备纳米金属薄膜的研究--论文答辩

对样品进行比照，可以直观的看出，气压越高所成的膜越薄；功率越大，所成膜越厚；溅射时间越长，所成膜越厚。符合镀膜特征规律。并且相同条件下Ti膜的透射率优于Cu膜，Cu膜的反射率优于Ti膜。
反射率测定实验
高压汞灯
反射膜
450
光电管
光电管
结构原理图
Cu膜表面的光的反射率
入射光波长λ(nm) 入射光电流(10-10A) 反射光电流(10-10A)
一、研究背景及研究意义
材料、信息科学技术与能源称为现代人类文明的三大支柱，是新技术革命的支柱与先导。在特殊形态材料领域里，如在太阳能利用、传感器、微电子、光学、信息等科学技术领域中，薄膜技术都得到了广泛的应用。目前薄膜科学技术正在日新月异地向前发展。薄膜技术既是综合性的应用科学，又涉及到许多跨学科的理论基础，特别是近年世界薄膜产业飞速崛起，因而对薄膜材料的研究既具很强的理论意义又有广泛的应用价值。
时间（min） 60 60 60 60 60 60 10 30 50
实验条件(Ti膜)
气压（Pa） 2.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0
功率（W） 50 50 50 20 30 50 50 50 50
时间（min） 60 60 60 60 60 60 30 50 70
二、薄膜的制备
制备薄膜有两种沉积方法，第一种为物理气相沉积法 (PVD)；第二种为化学气相沉积(CVD)法。我们实验中使用的仪器是中国科学院沈阳科学仪器研制中心所生产的磁控溅射设备，利用磁控溅射制备薄膜。磁控溅射制备薄膜属于物理气相沉积。物理气相沉积法的基本原理是，在真空条件下，将固态或液态物质采用一定的工艺气化成气态原子、分子或者离子作为材料源，然后沉积在基片表面，从而制成具有多种优良特性的薄膜技术。

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。

磁控溅射法制备ZnO薄膜的研究

磁控溅射法制备ZnO薄膜的研究何五九佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江省佳木斯市 154007 摘要：采用直流反应磁控溅射的方法，通过改变溅射功率、改变工作压强、改变衬底温度以及退火处理等方法，在玻璃衬底上制备ZnO薄膜，衬底上预先渡有透明的ITO导电薄膜，因此制备的样品可以直接作为阳极荧光屏用于场发射平板显示器。

通过X射线衍射法、扫描电镜及原子力显微镜对样品的结构、形貌特性进行了测试，利用场发射、荧光光谱仪对样品的阴极射线发光特性和光致发光进行了测试和分析。

研究了ZnO薄膜的结构状况、成分、点缺陷浓度等因素与其发光特性之间的关系，找到制备较好薄膜的实验条件，实验表明，在溅射功率为150W、工作压强为4Pa、衬底温度为250度及进行退火处理的条件下，生成的薄膜颗粒比较大、比较致密、平整度较好，即容易生成结晶质量比较好的薄膜，而高的结晶质量和一致的c轴取向性观察到有好的紫外光及蓝绿光发射，薄膜对光的透过率一般在80%以上，是比较好的透明薄膜。

同时，在上述较好的实验条件下，分别以N2、NH3作为掺杂剂，对氧化锌进行p型掺杂，结果发现在用NH3为掺杂剂时，有氮元素的掺入但不稳定。

对于稀磁性半导体材料的研究，基于氧化锌的研究比较少，尝试了掺钒氧化锌薄膜的制备，结果表明钒元素成功的被掺入氧化锌薄膜，但其磁性的研究需要进一步探索。

关键词：氧化锌、磁控溅射、场发射平板显示、光致发光、掺杂、稀磁性Magnetron sputtering of ZnO thinfilms prepared by the researchHEWujiuJiamusi university school of materials science and engineering Jiamusi in HeiLongjiangprovince.154007Abstract: using dc reactive magnetron sputtering method, by changing the sputtering power, changing the pressure of work, change the substrate temperature and annealing treatment methods, such as the preparation of ZnO thin films on glass substrate, substrate in advance crossing the ITO transparent conductive films, so the preparation of the sample can be directly used as anode screen in field emission flat panel display. By X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (sem) and atomic force microscope structure, the morphology characteristics of samples were tested, using field emission and fluorescence spectrometer cathode ray emitting characteristics of samples and light luminescence were tested and analyzed. Studied the condition of ZnO thin film structure, composition and the concentration of point defects and their luminescence properties, the relationship between the preparation to find a better film experimental conditions, the experimental results show that the sputtering power is 150 w, workpressure is 4 pa, the substrate temperature is 250 degrees and annealing processing conditions, the generated film particles is larger, more dense, flatness is better, that is easy to generate the crystal quality of a good film, and the crystallization of high quality and consistent c axis orientation is observed to have good ultraviolet light and blue green light emission, film light transmittance is in commonly 80%, is a better transparent film. At the same time, in the better experimental conditions, respectively with N2, NH3 as dopant, to p-type doped zno, found that when using NH3 as the doping agent, nitrogen doped but not stable. For dilute magnetic semiconductor materials research, based on the research of zinc oxide is less, try the vanadium doped ZnOthin film preparation, the results show that the success of vanadium element was doped zno thin film, but its magnetic studies need further exploration.Keywords:zinc oxide, magnetron sputtering, field emission display, photoluminescence, doping, dilute magnetic目录一、引言1.1、显示技术及其发展1.2、平板显示材料的研究及其应用进展1.3、稀磁性半导体材料研究进展二、理论基础2.1、ZnO的性质及应用2.1.1、ZnO的基本性质2.1.2、ZnO的应用2.2、ZnO薄膜的制备及掺杂2.2.1、ZnO薄膜的制备2.2.2、ZnO的掺杂2.2.3、ZnO的稀磁性2.3、ZnO薄膜发光机理的研究2.3.1、光电显示呢材料的分类2.3.2、材料发光的基本原理2.3.3、阴极射线激发材料的发光过程2.3.4、ZnO薄膜发光机理的研究2.4、ZnO薄膜的应用前景三、实验及测试方法3.1、溅射镀膜3.1.1、溅射镀膜的工作原理3.1.2、溅射镀膜的特点3.1.3、溅射镀膜的分类3.2、磁控溅射镀膜3.2.1、磁控溅射的原理3.2.2、磁控溅射的特点3.3、直流反应磁控溅射实验仪器及操作3.3.1、设备的主要技术参数3.3.2、设备的构成3.3.3、仪器的操作规程3.4、测试方法3.4.1、结构分析3.4.2、形貌分析3.4.3、场致发光测试3.4.4、光致发光测试3.4.5、光吸收谱测试四、实验及结果分析4.1、溅射功率对ZnO薄膜的影响4.1.1、溅射功率对ZnO薄膜的结构的影响4.1.2、溅射功率对ZnO薄膜的形貌的影响4.1.3、小结4.2、工作压强对ZnO薄膜结构特性的影响4.2.1、工作压强对ZnO薄膜结构特性的影响4.2.2、工作压强对ZnO薄膜形貌结构的影响4.2.3、工作压强对ZnO薄膜场致发光的影响4.2.4、工作压强对ZnO薄膜的影响光致发光的影响 4.2.5、工作压强对ZnO薄膜吸收谱的影响4.2.6、小结4.3、衬底温度对ZnO薄膜的影响4.3.1、衬底温度对ZnO薄膜结构特性的影响4.3.2、衬底温度对ZnO薄膜的形貌结构影响4.3.3、衬底温度对ZnO薄膜场致发光的影响4.3.4、衬底温度对ZnO薄膜光致发光的影响4.3.5、小结4.4、退火处理对ZnO薄膜的影响4.4.1、退火处理对ZnO薄膜结构特性的影响4.4.2、退火处理对ZnO薄膜的形貌结构影响4.4.3、退火处理对ZnO薄膜场致发光的影响4.4.4、退火处理对ZnO薄膜吸收谱的影响4.4.5、小结4.5、ZnO薄膜掺杂4.5.1、N2作为掺杂剂的掺杂4.5.2、NH2作为掺杂剂的掺杂4.5.3、小结4.6、ZnO薄膜的稀磁性研究4.6.1、掺V的ZnO薄膜的制备4.6.2、对掺V的ZnO薄膜的测试分析4.6.3、小结五、结论六、参考文献一、引言1.1、显示技术及其发展知识经济时代就是以知识的生产、传播和应用为社会发展动力的时代，知识传播速度将成为社会和经济发展的关键因素。

磁控溅射法沉积硅薄膜的研究-2009硕士论文

（申请工学硕士学位论文）磁控溅射法沉积硅薄膜的研究培养单位：材料科学与工程学院学科专业：光电子及信息材料研究生：刘本锋指导教师：赵青南教授赵修建教授2009年5月磁控溅射法沉积硅薄膜的研究刘本锋武汉理工大学分类号密级 UDC学校代码 10497学位论文中文题目磁控溅射法沉积硅薄膜的研究英文 Study of Silicon Thin Films题目 Deposited by Magnetron Sputtering研究生姓名刘本锋姓名赵青南职称教授学位博士单位名称硅酸盐材料工程教育部重点实验室邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称光电子及信息材料论文提交日期 2009年5月论文答辩日期 2009年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席李远志教授评阅人李远志教授夏冬林副研究员2009年5月指导教师摘要太阳电池是一个朝阳产业，也是现在发展正非常火热的一个行业。

非晶硅、微晶硅薄膜太阳电池在硅系太阳电池中具有很大的性价比优势。

本文使用磁控溅射法沉积硅薄膜，通过优化薄膜沉积的工艺参数，以期为用溅射法最终制备出高质量的器件级硅薄膜提供科学数据。

磁控溅射法是一种简单、低温、快速的成膜技术，能够不使用有毒气体和可燃性气体进行掺杂和成膜，直接用掺杂靶材溅射沉积，此法节能、高效、环保。

可通过对氢含量和材料结构的控制实现硅薄膜带隙和性能的调节。

与其它技术相比，磁控溅射法最大的优势是它的沉积速率快，具有诱人的成膜效率和经济效益，该技术有望大幅降低太阳电池成本。

本文在玻璃衬底上沉积硅薄膜，研究溅射工艺参数对薄膜的光学性能和结构组分的影响。

本论文的主要研究内容和结论可总结如下：1、随着溅射氢气分压增加，硅薄膜光学带隙(Eg)增大，折射率减小，吸收系数和消光系数减小，薄膜的有序度逐渐减小。

硅薄膜的沉积速率随氢分压的增加先增大后减小，在低溅射功率、高氢稀释比条件下，沉积速率超过10nm/min。

磁控溅射法制备ITO膜的研究

目录前言 (1)第一章ITO薄膜概述 (2)§1.1ITO薄膜的结构 (2)§1.2ITO薄膜的特性 (2)§1.3ITO薄膜的基本原理 (3)1.3.1 ITO膜的导电机理 (3)1.3.2 ITO膜的半导体化机理 (3)1.3.3 影响ITO薄膜导电性能的几个因素 (4)第二章ITO膜的制备方法 (5)§2.1ITO薄膜制备方法简介 (5)§2.2直流磁控溅射法制备ITO膜的基本原理 (6)2.2.1 磁控溅射基本原理 (6)2.2.2 气体辉光放电的物理基础 (7)2.2.3 辉光放电与等离子体 (8)第三章实验部分 (11)§3.1玻璃基片与超声清洗 (11)§3.2ITO膜制备参数的选择 (12)§3.3镀膜的工艺流程 (14)第四章检测与结果分析 (16)§4.1ITO薄膜在可见光范围内的透过率测试 (16)§4.2ITO薄膜方块电阻的测定 (18)§4.3工艺参数对透过率和方阻的影响 (19)4.3.1 靶基距的选定 (19)4.3.2 溅射时间的选定 (20)4.3.3 溅射气压的选定 (21)4.3.4 退火工艺对方阻和透过率的影响 (21)4.3.5 基片温度对方阻和透过率的影响 (23)§4.4霍耳效应 (24)§4.5X射线衍射 (26)第五章结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)磁控溅射法制备ITO膜的研究 1 磁控溅射法制备ITO膜的研究前言19世纪末,透明导电薄膜材料的研究刚刚起步,当时是在光电导的材料上获得很薄的金属薄膜。

经历一段很长时间后的第二次世界大战期间，关于透明导电材料的研究才进入一个新的时期，于是开发了由宽禁带的n型简并半导体SnO2材料,主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。

在1950年，第二种透明半导体氧化物In2O3首次被制成，特别是在In2O3里掺入锡以后，使这种材料（掺锡氧化铟，即Indium Tin Oxide，简称ITO）在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，锡掺杂的氧化铟（ITO）透明导电膜是一种重要的光电信息材料，优良的光电特性使其在太阳电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。

基于磁控溅射技术的薄膜制备与应用研究

基于磁控溅射技术的薄膜制备与应用研究随着现代技术的不断发展和进步，磁控溅射技术作为一种目前应用广泛的薄膜制备技术，已经在许多领域得到了广泛的应用和推广。

那么磁控溅射技术到底是什么呢？它又是如何应用于薄膜制备的呢？一、磁控溅射技术是什么磁控溅射技术是一种通过高速电子轰击惰性气体离子，使之反应产生离子气体，在物质离子沉积与反应过程中制备薄膜的物理化学技术。

磁控溅射技术通过在真空条件下利用磁场激发气体原子的离子化反应，从而使离子在基片表面沉积，形成一层薄膜。

磁控溅射技术具有许多优点，如高制备质量、结构均匀等，因此在许多领域得到了广泛的应用。

二、磁控溅射技术在薄膜制备中的应用磁控溅射技术在薄膜制备中应用较为广泛，例如在光学、电子、航空航天、机械、化学、环保等领域都有应用。

在光学领域，磁控溅射技术制备的金属膜可以用于反射镜和透镜中。

经过加工处理后，制备出的金属膜的反射率非常高，并且其厚度可控，因此适用于吸收、反射、透过和调制光等方面。

在电子领域，磁控溅射技术可用于制备各类电子薄膜，例如SSD硬盘、电容等，磁控溅射法制备的薄膜具有良好的电学性质和加工性能，适用于各种耐热、耐腐蚀、耐磨损的电子元器件。

在航空航天领域，可以利用磁控溅射技术制备过渡金属氮化物和碳化物薄膜，可以提高高温抗氧化性、高温抗腐蚀性和高硬度等性能。

在机械领域，利用磁控溅射技术制备出的薄膜可以用于表面涂层，提高材料表面的耐磨性和硬度，适用于各种机床、工具、切削刀具等机械制造领域。

在化学和环保领域，磁控溅射技术可以用于制备各种高透明、防紫外线、防污染和陶瓷薄膜，可以用于太阳能电池板、车窗玻璃、反射镜等方面的应用。

三、磁控溅射技术在薄膜制备过程中应注意的事项虽然磁控溅射技术应用广泛，但在实际制备过程中仍需注意一些事项。

首先，对真空环境的要求比较高，工作环境必须要保持在高真空状态下。

其次，对制备材料的要求也比较高，制备材料必须要求高纯度和均匀性。

最后，对电子束和离子的控制也是非常重要的，由于过度的能量会导致材料的破坏和偏差，因此在制备过程中需要进行参数的严格控制和优化。

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》

《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，透明导电氧化物薄膜（TCO 薄膜）在平板显示、太阳能电池、触摸屏以及电磁波屏蔽等领域有着广泛的应用。

其性能的优劣直接关系到器件的电学、光学以及机械性能。

磁控溅射法作为一种重要的薄膜制备技术，因其高沉积速率、良好的膜层均匀性和优异的膜基结合力等优点，被广泛应用于TCO薄膜的制备。

本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的工艺流程，并对其性能进行深入研究。

二、磁控溅射法原理及设备介绍磁控溅射法是一种物理气相沉积技术，其原理是在真空环境下，利用高能粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子获得能量并溅射出来，最终沉积在基底上形成薄膜。

磁控溅射设备主要由真空系统、溅射靶材、基底加热装置、磁场系统和控制系统等部分组成。

三、透明导电氧化物薄膜的制备（一）材料选择与靶材制备在磁控溅射法制备TCO薄膜的过程中，选择合适的靶材是关键。

常用的靶材包括氧化锡（SnO2）、氟掺杂氧化锡（FTO）等。

这些靶材具有较高的电导率和可见光透过率，适合用于制备TCO 薄膜。

（二）工艺流程1. 基底准备：清洗基底表面，去除杂质和油脂，提高基底与薄膜的结合力。

2. 真空环境：将基底放入磁控溅射设备中，并抽至高真空环境。

3. 靶材选择与制备：根据需要选择合适的靶材并安装在设备上。

4. 溅射条件设置：根据靶材和基底材料，设置适当的溅射功率、气压和温度等参数。

5. 溅射过程：开始溅射，使靶材表面的原子或分子溅射出来并沉积在基底上形成薄膜。

6. 退火处理：为了提高薄膜的性能，可在一定温度下进行退火处理。

（三）工艺参数优化通过实验，优化磁控溅射法的工艺参数，如溅射功率、气压、温度等，以获得性能优异的TCO薄膜。

四、透明导电氧化物薄膜的性能研究（一）电学性能研究通过测量TCO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率等参数，研究其电学性能。

分析不同工艺参数对电学性能的影响，为优化制备工艺提供依据。

磁控溅射法制备CdS薄膜及性能表征毕业设计论文

密级公开学号101554毕业设计（论文）磁控溅射法制备CdS薄膜及性能表征院（系、部）：材料科学与工程学院姓名：于宇新年级： 2010专业：材料科学与工程指导教师：曾冬梅教师职称：讲师2014年月日·北京北京石油化工学院毕业设计（论文）任务书学院（系、部）材料科学与工程学院专业材料科学与工程班级材101学生于宇新指导教师/职称曾冬梅/讲师1.毕业设计（论文）题目磁控溅射法制备CdS薄膜及性能表征2.任务起止日期： 2014 年 2 月 16 日至 2014 年月日3.毕业设计（论文）的主要容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）硫化镉(英文caudmim sulfide)分子式CdS，分子量144.46，是一种N型光电导半导体材料。

属Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，其禁带宽度为2.42eV，非常适合作为异质结薄膜太阳能电池的窗口材料。

同时由于CdS薄膜易于制作、成本低廉，使其成为太阳能电池研究中的热点。

硫化镉（CdS）因其具有较深的价带能级和一些特殊的电化学性能，因此被广泛应用于光催化太阳能电池窗口层材料。

制备CdS薄膜的方法很多，如真空蒸发法、磁控溅射法、化学水浴法（CBD 法）、喷涂热解法、电沉积法、丝网印刷法、MOCVD法、Sol-gel法等。

磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。

它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点,成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方案。

通过本课题的研究，培养学生查找、收集文献资料的能力，了解如何进行文献调研，并学会总结、概括，完成文献综述的撰写。

提高学生科技论文阅读和翻译的能力，准确翻译一篇外文文献；锻炼学生的动手能力，学会操作和使用实验仪器设备；使学生了解材料相结构、组织形貌、光电性能的检测原理，掌握基础的分析检测技术；培养学生利用计算机绘图、处理数据的能力，对相应的实验数据进行处理；培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

Roll-to-Roll磁控溅射镀膜系统设计论文

目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)1 绪论 (5)1．1真空卷绕镀膜技术及设备的现状与发展 (5)1.1.1真空卷绕镀膜技术的应用领域 (5)2磁控溅射原理及溅射沉积工艺参数 (5)2.1磁控溅射原理与磁控溅射物理过程 (5)2.2磁控溅射的工艺参数 (6)2.2.1 磁控溅射的功率 (6)2.2.2 磁场强度 (7)2.2.3 溅射气压 (7)2.2.4 基片的温度 (7)3 ROLL-TO-ROLL磁控溅射镀膜系统 (8)3.1R OLL-TO-ROLL磁控溅射镀膜系统的主要组成和工作过程 (8)3.1.1 Roll-to-Roll磁控溅射系统的组要组成 (8)3.2平面磁控溅射靶的类型选择 (8)4 磁控溅射镀膜真空室的设计要求与原则 (9)4.1设计参数 (9)4.2磁控溅射镀膜真空室的主要设计原则 (10)4.3磁控溅射镀膜室对抽气系统的要求 (10)5 ROLL-TO-ROLL磁控溅射真空镀膜室主要部分的设计与计算 (11)5.1真空系统的设计与计算 (11)5.1.1真空室壳体的类型选择 (11)5.1.2 真空室壳体的计算 (11)5.1.3抽气系统的设计与计算 (11)5.1.4主泵的选择 (12)5.1.5计算扩散泵与真空室排气口管路的流导，验证选K-200型扩散泵是否合适 (12)5.1.6前级泵的选择 (14)5.1.7抽气时间的计算 (14)5.2卷绕系统主轴的ANSYS分析 (15)5.3真空室的气流速度和压强的FLUENT分析 (20)5.3.1 气体压强分析 (21)5.3.2 气体的速度分析 (23)5.4R OLL-TO-ROLL磁控溅射系统设计 (26)致谢 (28)参考文献 (29)摘要：随着柔性基体材料在太阳能电池和柔性显示屏中的运用，在柔性基体上镀膜的技术越来越受到人们的关注，并且是现代科技发展中的一项关键技术。

磁控溅射镀膜技术是真空镀膜中运用广泛，不仅能够在各种面积的基体上镀膜，而且还能还能够得到镀膜厚度均匀，性能稳定的薄膜。