结合磁过滤阴极弧等离子体沉积技术制备高质量半导体薄膜的研究

论文摘要

本论文主要由两部分组成。第一部分主要是试验设备的建立,在这一部分中,首先介绍了等离子体的概念及其应用,通过对实验设备的改进,例如改变引弧针材料,加入宏观离子挡板等,使其较之普通的等离子沉积设备有了一些突出的优点,例如连续工作时间长,过滤效果好,引弧自动化,这些优点都为接下来的实验工作做好了充分的准备。第二部分为实验部分,在这一部分中,我们采用磁过滤阴极弧等离子沉积技术分别制备了类金刚石薄膜和氧化锌薄膜,并观察了改变实验条件对成膜质量和薄膜性质的影响。首先,利用磁过滤等离子体技术在室温下制备出了高质量的类金刚石薄膜,研究了衬底偏压类型对薄膜的结构、性能的影响:连续负偏压下难以形成光滑连续的DLC薄膜;零偏压下制备的薄膜比较光滑,但表面仍有一些小的柱状晶存在;周期性负偏压下制备的DLC薄膜表面最为平整致密,薄膜表面的粗糙度仅为0.1nm。连续负偏压下制备的DLC膜的sp3含量低于零偏压和周期性负偏压下制备的薄膜,相应的硬度也较低,因此采用偏压值较小的周期性负偏压或零偏压来制备符合要求的优质DLC膜。我们利用磁过滤等离子体技术制备了高质量的氧化锌薄膜,较之其他方法制备的氧化锌薄膜,我们得到的薄膜具有颗粒度小,大小均匀,排布紧凑等优点。通过改变试验中通入的氧气量,研究发现有一个最佳氧气通入量,在这一条件下,薄膜的结晶度和发光性能都处于最佳状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 等离子体及其特征
• 1.1.1 等离子体的概念
• 1.1.2 低温等离子体技术的最新进展与展望
• 1.2 磁过滤阴极弧等离子体沉积技术
• 1.2.1 阴极弧简介
• 1.2.2 宏观粒子过滤装置
• 1.2.3 阴极弧过程中薄膜的生长
• 1.3 磁过滤沉积设备及其改进
• 1.3.1 磁过滤沉积设备简介
• 1.3.2 磁过滤设备的改进
• 1.4 研究背景和选题依据
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 选题依据
• 参考文献
• 第2章 结合磁过滤阴极弧等离子体沉积技术制备类金刚石薄膜的研究
• 2.1 无氢类金刚石碳膜
• 2.1.1 DLC 膜的性质
• 2.1.2 DLC 膜的结构
• 3/ sp² 成分分析'>2.1.3 DLC 膜的sp³/ sp²成分分析
• 2.1.4 无氢类金刚石材料的一些主要性能
• 2.1.5 类金刚石薄膜的用途
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 结论
• 参考文献
• 第3章 结合磁过滤阴极弧等离子体沉积技术制备氧化锌薄膜的研究
• 3.1 ZNO 的性质和功能
• 3.1.1 ZnO 性质简介
• 3.1.2 ZnO 功能简介
• 3.2 ZNO 表征方法
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第4章 自组装技术制备稀土Y 润滑薄膜的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 基片处理
• 2O₃ 薄膜的制备'>4.2.2 Y₂O₃薄膜的制备
• 4.2.3 薄膜的形貌分析和结构表征
• 4.2.4 摩擦学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 薄膜的结构表征
• 4.3.2 Y 薄膜的摩擦学性能
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第5章 结论与展望
• 研究生期间完成和发表的文章
• 致谢