SiO2基体上直流磁控溅射LaB6/ITO复合薄膜的性能研究

论文摘要

磁控溅射技术是一种高效的薄膜沉积工艺,近年来被得到广泛应用,据报道纳米LaB6颗粒在近红外波具有很好的吸收性,ITO薄膜作为代表性的透明导电材料,在中红外波段具有较强的光反射效应,为了综合两种材料在红外光波段的的特点,本文通过直流磁控溅射方法在玻璃基体上沉积了LaB6/ITO复合薄膜,并利用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电镜等测试仪器研究了退火及不同溅射条件下LaB6/ITO薄膜组织、结构及光电性能的变化。LaB6/ITO双层薄膜的结构受第一层LaB6层溅射工艺跟退火工艺的共同影响,退火促进了薄膜(222)晶向的生长。溅射条件对薄膜的生长有很大的影响,只在氩气氛围下溅射容易形成不均匀的结构,加入偏压后薄膜生长更加致密,结晶更完全,功率过高或者过低薄膜容易出现坍塌现象,因为薄膜内部存在较大的内应力。薄膜的生长模式为岛状生长,生长过程中出现了“手指状”“圆锥状”的组织。改变四种工艺条件氩气气压、基片偏压、溅射功率、退火温度,均没有得到LaB6的晶体,XPS显示La、B元素没有产生有效结合,透射电镜也证明了LaB6为非晶组织,上层ITO结晶良好。退火后薄膜的断面由柱状晶变为等轴晶,晶格常数变大,为0.3125 nm,硬度与弹性模量值也得到提高。溅射时间为3分钟时,退火后薄膜由非晶态变为多晶,光学透过率、.导电性也明显得到改善,电阻率最高可降低两个数量级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 本文主要创新点
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 6的结构、性能及研究现状'>1.1.1 LaB₆的结构、性能及研究现状
• 1.1.2 ITO的结构、性能及研究现状
• 6、ITO复合材料研究概况'>1.1.3 LaB₆、ITO复合材料研究概况
• 1.2 薄膜生长机理及磁控溅射方法
• 1.2.1 薄膜生长
• 1.2.2 磁控溅射原理及研究概况
• 1.3 薄膜的热处理
• 1.4 课题研究的目的及主要内容
• 第二章 试验内容
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备与溅射工艺参数
• 2.3 薄膜分析测试方法
• 2.3.1 X射线衍射仪
• 2.3.2 高分辨透射电镜
• 2.3.3 X射线光电子能谱仪
• 2.3.4 热场发射扫描电镜
• 2.3.5 原子力显微镜
• 2.3.6 台阶仪
• 2.3.7 纳米压痕测试仪
• 2.3.8 紫外/可见/近红外分光光度计
• 2.3.9 霍尔测量仪
• 6/ITO薄膜组织结构的影响'>第三章 热处理及溅射工艺对LAB₆/ITO薄膜组织结构的影响
• 6/ITO薄膜热处理前后的XRD分析'>3.1 不同溅射工艺下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的XRD分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的XRD分析'>3.1.1 不同氩气气压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的XRD分析
• 6/ITO薄膜的XRD分析'>3.1.2 不同基片偏压下热处理前后LaB₆/ITO薄膜的XRD分析
• 6/ITO薄膜的XRD分析'>3.1.3 不同溅射功率下热处理前后LaB₆/ITO薄膜的XRD分析
• 6/ITO薄膜的XRD分析'>3.1.4 不同热处理温度下LaB₆/ITO薄膜的XRD分析
• 6薄膜的XRD、XPS分析'>3.2 LaB₆薄膜的XRD、XPS分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的AFM分析'>3.3 不同溅射工艺下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的AFM分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的AFM分析'>3.3.1 不同氩气气压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的AFM分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的AFM分析'>3.3.2 不同基片偏下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的AFM分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的AFM分析'>3.3.3 不同溅射功率下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的AFM分析
• 6/ITO薄膜的AFM分析'>3.3.4 不同热处理温度下LaB₆/ITO薄膜的AFM分析
• 3.3.5 由原子力显微镜观察薄膜生长
• 6/ITO薄膜热处理前后的断口形貌'>3.4 不同溅射工艺下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的断口形貌
• 6/ITO薄膜热处理前后的断口形貌'>3.4.1 不同氩气气压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的断口形貌
• 6/ITO薄膜的断口形貌'>3.4.2 不同基片偏压下热处理前后LaB₆/ITO薄膜的断口形貌
• 6/ITO薄膜热处理前后的断口形貌'>3.4.3 不同溅射功率下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的断口形貌
• 6/ITO薄膜的断口形貌'>3.4.4 不同热处理温度下LaB₆/ITO薄膜的断口形貌
• 6/ITO薄膜的能谱分析'>3.5 不同氩气气压下溅射LaB₆/ITO薄膜的能谱分析
• 6/ITO薄膜的高分辨分析'>3.6 LaB₆/ITO薄膜的高分辨分析
• 6/ITO薄膜的硬度、弹性模量分析'>3.7 LaB₆/ITO薄膜的硬度、弹性模量分析
• 3.8 本章小结
• 6/ITO薄膜的光电性能分析'>第四章 LAB₆/ITO薄膜的光电性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析'>4.1 不同溅射工艺下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析'>4.1.1 不同氩气气压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析'>4.1.2 不同基片偏压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析'>4.1.3 不同溅射功率下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的光学性能分析
• 6/ITO薄膜的光学性能分析'>4.1.4 不同热处理温度下LaB₆/ITO薄膜的光学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析'>4.2 不同溅射工艺下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析'>4.2.1 不同氩气气压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析'>4.2.2 不同基片偏压下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析
• 6/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析'>4.2.3 不同溅射功率下LaB₆/ITO薄膜热处理前后的电学性能分析
• 6/ITO薄膜的电学性能分析'>4.2.4 不同热处理温度下LaB₆/ITO薄膜的电学性能分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表