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射频反应溅射法制备SnO_2薄膜及其工艺研究

作　者: 郝龙
导　师: 桂太龙
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: SnO2薄膜 射频反应溅射镀膜 透光率
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


SnO2属于n型半导体材料,具有良好的附着性及化学稳定性,因此,可以沉积在玻璃、陶瓷、氧化物以及其它种类衬底材料上。SnO2熔点较高,透射性好,不易与空气中氧和水蒸气发生反应,具有较高的比容量和良好的循环性能。随着纳米技术的发展,利用SnO2透明导电薄膜制成的气敏传感器被广泛应用于检测各种有害气体、可燃气体、工业废气和环境污染气体。SnO2薄膜还用于薄膜电阻、电热转换薄膜、热反射镜、SIS结构异质结。目前研究较多的还有全固态薄膜锂离子电池阳极材料。另外也用于玻璃及玻璃器皿的表面保护层。本文利用国产OLED多功能多元镀膜系统,选用纯度为99.99%的锡靶材,在氩气与氧气比为4:1的混合气体、溅射压强为0.3Pa的气氛中,以200W的溅射功率,在240°C的玻璃基片上,采用射频反应溅射法制备SnO2纳米薄膜,获得了具有良好择优取向的SnO2纳米薄膜。对制备的薄膜在400°C温度下经60min退火处理,并利用D/max-rB型X射线衍射仪对退火前后薄膜进行了XRD分析,发现薄膜在退火前即为多晶的金红石结构,经过分析计算可以看出退火后晶粒有所长大。并用Nano ScopeⅢ型原子力显微镜分析了退火前后薄膜的表面形貌,发现退火后的薄膜质量明显提高,薄膜变的更加致密。用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪测得退火后薄膜的透光率为90%,而退火前薄膜透光率仅为80%左右。利用FEI Sirion扫描电子显微镜对薄膜进行了能谱分析,得出薄膜中O元素和Sn元素比例接近2:1。通过以上实验对薄膜做出分析,进而得出最佳溅射工艺。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景和意义  10-13
    1.1.1 SnO_2 薄膜在气敏器件上的应用  10-12
    1.1.2 SnO_2 薄膜在电子领域的应用  12-13
    1.1.3 SnO_2 薄膜在玻璃工业上的应用  13
  1.2 国内外SnO_2 薄膜研究状况  13-16
  1.3 课题研究的主要内容  16-17
第2章 SnO_2薄膜的理论基础及制备方法  17-25
  2.1 SnO_2 透明导电薄膜结构和性能  17-19
    2.1.1 SnO_2 透明导电薄膜的结构  17-18
    2.1.2 SnO_2 透明导电薄膜的光电特性  18
    2.1.3 SnO_2 透明导电薄膜的气敏特性  18-19
    2.1.4 SnO_2 透明导电薄膜的湿敏特性  19
  2.2 SnO_2 薄膜的制备方法  19-24
    2.2.1 溶胶-凝胶法  19-20
    2.2.2 喷涂热解法  20-21
    2.2.3 化学气相沉积法  21-22
    2.2.4 物理气相沉积法  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 射频反应溅射法制备SnO_2薄膜  25-36
  3.1 射频反应溅射技术及其特点  25-29
    3.1.1 溅射机理  25-27
    3.1.2 射频反应溅射技术的特点  27-29
  3.2 磁控镀膜装置及溅射系统  29-31
  3.3 射频反应溅射镀膜工艺操作流程  31-32
  3.4 溅射工艺对薄膜质量的影响  32-35
    3.4.1 溅射总压强对薄膜质量的影响  32-33
    3.4.2 氧分压对SnO_2 薄膜质量的影响  33-34
    3.4.3 溅射靶电压对薄膜质量的影响  34
    3.4.4 靶与基板之间距离对SnO_2 薄膜的影响  34
    3.4.5 退火温度对SnO_2 薄膜的影响  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 SnO_2薄膜的测试及实验结果分析  36-47
  4.1 SnO_2 薄膜的测试  36-41
    4.1.1 SnO_2 薄膜的结构和表面形貌分析  36-37
    4.1.2 SnO_2 薄膜光电性能的测定  37-40
    4.1.3 SnO_2 薄膜成分的测定  40-41
  4.2 SnO_2 薄膜测试结果和分析  41-46
    4.2.1 退火处理对表面形貌影响  41-42
    4.2.2 退火处理对薄膜结晶程度的影响  42-43
    4.2.3 退火处理对SnO_2 薄膜可见光透射率的影响  43-44
    4.2.4 氧分压对薄膜导电性能的影响  44-45
    4.2.5 SnO_2 薄膜能谱分析  45-46
  4.3 本章小结  46-47
结论  47-48
参考文献  48-52
攻读硕士学位期间发表的学术论文  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
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