反应磁控溅射沉积金属氧化物的不稳定性及反常生长行为
发布时间：2021-01-08 01:11
反应磁控溅射是一种低沉本、高效率的制备化合物薄膜的方法,可以满足大规模工业生产的需求。然而,反应磁控溅射沉积工艺中存在的一些不稳定现象使其在实际应用中受到一定的限制。因此,研究反应溅射过程中的工艺不稳定性,发展相关的监测及控制技术,对于反应磁控溅射技术的大规模工业应用具有十分重要的现实意义。此外,在一些特定的条件下,反应溅射沉积金属氧化物将导致薄膜生长行为的反常。系统研究这些反常的薄膜生长行为,对于制备具有特殊结构和性质的新型功能薄膜具有重要价值。本论文以反应磁控溅射沉积金属氧化物为中心,针对反应溅射沉积工艺的不稳定和反常薄膜生长行为,研究了反应磁控溅射环境中的等离子体,特别是氧原子密度对工艺不稳定的影响;系统开展了反应磁控溅射沉积氧化物对金属银膜的反常氧化现象的研究,揭示了反常氧化导致的多孔AgO纳米棒薄膜及高温MgO基片上外延生长纳米编织结构NiO薄膜的生长机制,为利用反应磁控溅射方法制备多孔纳米结构薄膜奠定了必要的实验基础。论文的主要研究内容和结果如下:（1）磁控溅射是一种以气体放电为基础的薄膜制备技术,反应磁控溅射的工艺不稳定性主要源于等离子体中活性物种对金属靶氧化的不稳定性。...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同厚度ITO薄膜的透射率光谱[l3]
目前最常用的电致变色材料为Ｗ０３和ＮｉＯｘ，为了满足大规模工业生产及效率的需求，??反应磁控溅射技术是一种高效的制备技术。??图１．４给出了一般电致变色（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｓ，ＥＣ）器件的结构示意图，在单面玻璃或??夹在两个基底中间有五个叠加层［２（）］。一般玻璃是最常用的基底，此外聚对苯二甲酸乙二??醇醋（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ?ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，?ＰＥＴ）为常用的柔性基底［１９］。最外层为透明导电电极通常??使用ＩＴＯ或ＡＺＯ，?ＥＣ器件的中心层可以传导离子作为离子储藏层，但对电子绝缘。为??了使离子能够在电场下自由且快速移动，通常使用和Ｌｉ＋离子［１９］。中间的离子导电层??与ＥＣ薄膜接触，电致变色薄膜可以传导电子和离子。当在两个透明导电薄膜上施加一??定电压时，则在ＥＣ薄膜和离子存储薄膜之间存在离子传输，并且通过透明导层将电子??引入或从ＥＣ薄膜和离子存储薄层中导出，从而使电荷达到平衡，在离子正反方向传输??的过程中改变了薄膜的透光率。一般调节电压在１？２?Ｖ
ＮｉＯｘ电致变色性质的影响［２１］。他们在ＮｉＯｘ电致变色性质最好的氧分压条件下，利用反??应磁控溅射方法通过在ＰＥＴ基片上层层沉积相应的氧化物制备了?ＰＥＴ／ＩＴＯ／ＮｉＯｘ／??Ｔａ２〇５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴＯ电致变色器件［２１］。图１．５（ａ）给出了在ＰＥＴ柔性基片上沉积ＰＥＴ／ＩＴＯ／??Ｎｉ０ｘ／Ｔａ２０５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴ０多层结构的截面图及相应厚度，可以看出明显的分层结构，说明??反应磁控溅射技术的可行性［２１］。图１．５（ｂ）为制备的ＥＣ器件在波长为５５０?ｎｍ下光透射率??循环寿命测试图，使用的电压为±２?Ｖ，当透光率到稳定时，随着循环次数的增加，ＥＣ??器件的透光率没有减小，说明器件具有很好的稳定性［２１］。此外，一些研宄者利用反应磁??控溅射方法制备例如Ｔａ２０５、Ｎｂ２０５和Ｖ２０５等多种氧化物作为ＥＣ器件的材料［２，２Ｍ４］。??ｔ?■?ｓ?１?？－／』人ｊ、？，？卞?：＾?ｂＳｅａｃｈｉｎＱ／ｃｏｉｏｒｓｔｉｏｎ?ｔｉｍｓ－?４０?￥?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ．?±?２?Ｖ１??图１．５⑷在ＰＥＴ基底上制备的多层ＥＣ器件的电镜截面图，（ｂ）柔性ＰＥＴ／ＩＴ０／Ｎｉ０ｘ／Ｔａ２０５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴ０??器件循环寿命测试１２１１??Ｆｉｇ．?１．５?（ａ）?Ａ?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ?ＥＣ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｎ?ａ?ＰＥＴ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，?（ｂ）?Ｌｉｆｅ?ｃｙｃｌｅ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＰＥＴ／ＩＴＯ／ＮｉＯｘ／Ｔａ２〇５：ＨＡＶ０３／ＩＴＯ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｄｅｖｉｃｅ１２１１．??除了透明导电和电致变色薄膜外
本文编号：2963608
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同厚度ITO薄膜的透射率光谱[l3]
目前最常用的电致变色材料为Ｗ０３和ＮｉＯｘ，为了满足大规模工业生产及效率的需求，??反应磁控溅射技术是一种高效的制备技术。??图１．４给出了一般电致变色（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｓ，ＥＣ）器件的结构示意图，在单面玻璃或??夹在两个基底中间有五个叠加层［２（）］。一般玻璃是最常用的基底，此外聚对苯二甲酸乙二??醇醋（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ?ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，?ＰＥＴ）为常用的柔性基底［１９］。最外层为透明导电电极通常??使用ＩＴＯ或ＡＺＯ，?ＥＣ器件的中心层可以传导离子作为离子储藏层，但对电子绝缘。为??了使离子能够在电场下自由且快速移动，通常使用和Ｌｉ＋离子［１９］。中间的离子导电层??与ＥＣ薄膜接触，电致变色薄膜可以传导电子和离子。当在两个透明导电薄膜上施加一??定电压时，则在ＥＣ薄膜和离子存储薄膜之间存在离子传输，并且通过透明导层将电子??引入或从ＥＣ薄膜和离子存储薄层中导出，从而使电荷达到平衡，在离子正反方向传输??的过程中改变了薄膜的透光率。一般调节电压在１？２?Ｖ
ＮｉＯｘ电致变色性质的影响［２１］。他们在ＮｉＯｘ电致变色性质最好的氧分压条件下，利用反??应磁控溅射方法通过在ＰＥＴ基片上层层沉积相应的氧化物制备了?ＰＥＴ／ＩＴＯ／ＮｉＯｘ／??Ｔａ２〇５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴＯ电致变色器件［２１］。图１．５（ａ）给出了在ＰＥＴ柔性基片上沉积ＰＥＴ／ＩＴＯ／??Ｎｉ０ｘ／Ｔａ２０５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴ０多层结构的截面图及相应厚度，可以看出明显的分层结构，说明??反应磁控溅射技术的可行性［２１］。图１．５（ｂ）为制备的ＥＣ器件在波长为５５０?ｎｍ下光透射率??循环寿命测试图，使用的电压为±２?Ｖ，当透光率到稳定时，随着循环次数的增加，ＥＣ??器件的透光率没有减小，说明器件具有很好的稳定性［２１］。此外，一些研宄者利用反应磁??控溅射方法制备例如Ｔａ２０５、Ｎｂ２０５和Ｖ２０５等多种氧化物作为ＥＣ器件的材料［２，２Ｍ４］。??ｔ?■?ｓ?１?？－／』人ｊ、？，？卞?：＾?ｂＳｅａｃｈｉｎＱ／ｃｏｉｏｒｓｔｉｏｎ?ｔｉｍｓ－?４０?￥?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ．?±?２?Ｖ１??图１．５⑷在ＰＥＴ基底上制备的多层ＥＣ器件的电镜截面图，（ｂ）柔性ＰＥＴ／ＩＴ０／Ｎｉ０ｘ／Ｔａ２０５：Ｈ／Ｗ０３／ＩＴ０??器件循环寿命测试１２１１??Ｆｉｇ．?１．５?（ａ）?Ａ?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ?ＥＣ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｎ?ａ?ＰＥＴ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，?（ｂ）?Ｌｉｆｅ?ｃｙｃｌｅ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＰＥＴ／ＩＴＯ／ＮｉＯｘ／Ｔａ２〇５：ＨＡＶ０３／ＩＴＯ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｄｅｖｉｃｅ１２１１．??除了透明导电和电致变色薄膜外
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