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磁控溅射制备Al膜和Cu膜的结构与性能研究

程丙勋

   在直接驱动惯性约束聚变(ICF)实验中,Al膜和Cu膜是常用的薄膜靶材,因此,制备高质量的Al膜和Cu膜,研究Al膜的结构与物理性能成为其薄膜靶的重要研究内容;基于强辐射源靶对特殊微结构靶的需求,进行了择优取向Cu薄膜的制备与结构的研究工作。近几年系统研究纯Al薄膜和和纯Cu薄膜的报道较少。 本论文利用磁控溅射研究了溅射功率、沉积气压对Al薄膜的沉积速率、密度、表面粗糙度、紫外-红外反射率、晶型结构的影响,系统的分析了退火温度对Al薄膜的表面光洁度、晶型结构、应力、紫外-红外反射率、电阻率等基本性能的影响,重点研究了在超高真空环境下原位测量了Al膜的电导率随温度的变化,薄膜结构与退火温度的关系,系统的研究了Al膜紫外-红外反射率随制备参数变化的关系。 实验表明:薄膜的沉积速率随溅射功率的增加成良好的线性关系;而随沉积气压的增加成指数的减小关系。溅射功率对薄膜的密度影响不大,而薄膜密度随沉积气压的增加有减小的趋势。薄膜表面粗糙度在60W时出现极小值,而随沉积气压的增加而增加,退火温度的对其影响较小。 在不同工艺参数下得到的铝膜均成多晶状态,晶体结构为面心立方。随着退火温度的增加薄膜内应力得到释放,缺陷减少,晶粒逐步变大。不同衬底上比较,薄膜在石英片上结晶较好,衍射峰强度较大。退火温度升高,薄膜的紫外-红外反射率明显提高。且其反射率与退火时本底真空度有较大关系。薄膜的紫外-红外反射率在溅射功率60W时出现了极大值,而随着沉积气压的增加逐渐下降。研究了薄膜电阻率与退火温度的关系,在室温~几百摄氏度范围内,退火温度越高,电阻率越小,在室温~零下一百多摄氏度范围内,电阻率基本不变。 在不同衬底、功率、厚度条件下制备了Cu薄膜并对其结构、择优取向等方面进行了初步的研究。研究表明,在不同制备条件下均成多晶状态,晶体结构为面心立方,晶粒大小与其应力均随着功率的增大而增大。通过比较得出玻璃衬底上的薄膜应力较小,晶粒较大。在Si(100)与Si(111)衬底上的Cu薄膜的择优取向特性都不明显,但在玻璃衬底上则有一定的择优取向特性。溅射功率的增加导致了薄膜在(111)晶面的择优取向特性变差。随薄膜厚度的增加,薄膜择优取向特性变差。……   
[关键词]:磁控溅射;Al膜;Cu膜;密度;沉积速率;表面粗糙度;反射率;晶型结构;应力;电阻率;择优取向
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:四川大学2007年
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