反应性直流磁控溅射是一种理想的技术,可用于生产具有可控微结构和特性的氧化物、氮化物和碳化物薄膜。随着分压控制技术的出现,可以以接近金属(如 TiN、ZrN)的溅射速率,或至少以比传统 RF 溅射(如 TiO 2 )更高的速率溅射导电反应产物(氧化物、氮化物和碳化物)。但在沉积非导电材料(如 Al 2 O 3 和 SiO 2 )方面仍然存在严重的限制,因为在溅射靶上形成非导电层会导致电弧。虽然这些薄膜可以通过 RF 磁控管或 RF 二极管技术溅射,但对于许多应用来说,这种速率是不经济的。电源设计和构造方面的最新电子发展已经产生了能够进行双极脉冲直流操作的商用设备。该设备可以以高速率反应溅射非导电材料。所涉及的频率(kHz 至 100 kHz)比 RF 频率(13.56 MHz)低得多,并且在集成到物理系统方面出现的问题较少。控制和电子干扰问题几乎被消除。我们报告了使用这种商用设备对脉冲直流反应溅射的初步评估。
BP 在许多领域都具有广泛的应用,如耐腐蚀和耐热涂层 [4,5]、光催化剂和电催化剂 [6,7],以及热管理 [1] 和极紫外光学应用。 [8] 最近,BP 被认为是一种潜在的 p 型透明导电材料 (TCM)。 [9] 这是一个特别有趣的前景,因为在光学透明材料中获得高 p 型电导率仍然是一个尚未解决的挑战。 [10,11] 与其他 p 型 TCM 候选材料不同,多位作者报道了 BP 中的双极掺杂。 [3,5,9,12,13] 因此,BP 可能是具有 p 型和 n 型掺杂能力的透明材料的独特例子。BP 结晶于具有四面体配位的金刚石衍生的闪锌矿结构中。由于B和P之间的电负性差异很小,BP是共价固体,其能带结构与金刚石结构中的Si和C的能带结构非常相似。主要区别在于BP的基本间接带隙大小适中(≈2.0 eV)[14–16],这主要是由于键长适中。虽然该带隙对应于可见光,但BP的直接带隙要宽得多,位于紫外区(≈4.3 eV)。[15–17]预计BP在室温下的间接跃迁很弱[15],这是使BP薄膜足够透明以用于许多TCM应用的关键因素。例如,根据包括电子-声子耦合在内的第一性原理计算,100nm厚的BP膜预计会吸收微不足道的红黄光和不到10%的紫光。 [15] 就电学性质而言,BP 具有由 p 轨道产生的高度分散的价带,从而确保较低的空穴有效质量(0.35 me)。[9] 与金刚石不同,BP 的价带顶位于相对于真空能级相对较浅的能量处。浅而分散的价带通常与高 p 型掺杂性相关,因为更容易形成未补偿的浅受体缺陷。[18,19]
氮化铜(Cu3N)是一种在微电子和可再生能源领域有良好应用前景的材料,其质量在很大程度上取决于沉积条件,其中温度是一个关键参数。本研究采用反应溅射技术在环境温度至 300°C 的温度下沉积 Cu3N 薄膜。通过 XRD、VIS-NIR 光谱法和霍尔效应测量评估了薄膜的结构、光学和电学特性。为了确定薄膜的质量,使用了三个关键指标:位错密度、Urbach能量和载流子迁移率,这项工作的主要目标是在不损害材料化学完整性的情况下找到这些指标的最佳值,因为特性表明,在高温下,结构和电学变化表明Cu3N部分分解为金属铜。
氮化铝 (AlN) 具有宽带隙 (6.2 eV)、高介电常数 (k B 9)、高电阻率 (r B 10 11 –10 13 O cm) 和高热导率 (2.85 W K 1 cm 1 )1 等特性,是微电子和光电子领域的重要材料。由于 AlN 具有压电特性,因此也可用于微机电系统 (MEMS 设备)。2 非晶态 AlN 有多种用途,例如用作钝化层和介电层。3 AlN 薄膜通常通过反应溅射、4 化学气相沉积 (CVD)、5 反应分子束外延 (MBE) 6 和原子层沉积 (ALD) 沉积。AlN 的 ALD 在需要坚固保护层的应用方面引起了广泛关注,例如开发耐腐蚀、绝缘和保护涂层。7
DRP配置功能现在已进一步扩展,以支持共同散布和共反应性溅射。drp 2.5使用磁控管输出配置,但具有两个或更多不同的目标材料,形成单个薄膜材料,其中包含两个或多个组成元素。没有其他磁控管输出配置(例如此)可用于共同启动或共反应溅射。这种构型产生了几个重要的好处,包括:1)较低的底物加热,这对于热敏感的底物(即塑料,包括聚对苯二甲酸酯[PET],最常见的热塑性塑料等非常重要); 2)比标准双极,双磁孔溅射(DMS)明显高的沉积速率; 3)较低的弧产生导致较低的颗粒产生。对于诸如PET之类的材料的网络涂料,较低的底物加热至关重要。