中频孪生磁控溅射等离子体特性与氧化物薄膜沉积研究

论文摘要

该文介绍了磁控溅射沉积技术的基本原理、发展及应用。简述了MgO、Al2O3薄膜的应用及其制备方法。 介绍了实验中使用的非平衡中频孪生磁控溅射沉积系统的组成、性能。 以镁靶为例,分析了出现金属态沉积的原因。分析认为,在大电流、散热不良的情况下,靶面温度升高会极大增高靶材的被溅蚀速率,从而呈现金属态沉积。该过程可能伴随有靶材的蒸发。 分析了该系统制备的MgO薄膜的结构、厚度。结果表明:利用反应非平衡中频磁控溅射制备的MgO薄膜主要为（200）晶体取向。在一定范围内,薄膜的沉积速率随氧气含量、沉积功率、负偏压的提高而增加,气压对MgO沉积速率几乎没有影响。 分析了掺铒Al2O3薄膜结构,测量其光致发光性能。制备的掺铒Al2O3薄膜未退火时为非晶结构,存在多层膜结构现象;退火后含有Er4Al2O9、Al10Er6O24晶体相结构。制备过程中,偏压、氧气含量、制备气压的增加都将导致退火后薄膜的光致发光峰值光强下降,沉积时加热会导致退火后光致发光的峰值光强急剧下降。而薄膜厚度的增加有利于退火后光致发光的峰值光强增加,但是对于一定的泵浦功率存在饱和厚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 磁控溅射简介
• 1.2.1 溅射工作原理的简单回顾
• 1.2.2 磁控溅射沉积的特点
• 1.2.3 磁控溅射的应用
• 2O₃薄膜沉积发展现状、应用'>1.3 MgO、Al₂O₃薄膜沉积发展现状、应用
• 2O₃薄膜的应用'>1.3.1 MgO、Al₂O₃薄膜的应用
• 2O₃薄膜的制备方法'>1.3.2 MgO、Al₂O₃薄膜的制备方法
• 1.4 本文的研究内容
• 2 中频孪生磁控溅射系统及检测分析
• 2.1 中频孪生磁控溅射系统简介
• 2.2 实验工艺
• 2.3 膜厚检测设备
• 2.4 光致发光检测设备
• 3 薄膜制备过程中的现象、分析
• 3.1 Towsend放电曲线、辉光放电
• 3.2 制备Mg、MgO时的放电曲线
• 3.2.1 Mg、MgO的Ⅴ-Ⅰ曲线
• 3.2.2 曲线的分析
• 3.2.3 对出现此放电曲线的假设
• 3.3 结论
• 4 影响MgO薄膜沉积速率的因素
• 4.1 气体成份对靶的起辉气压的影响
• 4.2 MgO薄膜的XRD检测结果
• 4.3 MgO薄膜沉积速率与参数的关系
• 2O₃薄膜发光性能的影响'>5 参数对掺铒Al₂O₃薄膜发光性能的影响
• 5.1 薄膜退火前后结构比较
• 5.2 制备结果中出现的多层膜结构
• 5.3 不同参数对发光性能的影响
• 6 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的论文
• 致谢