Ni 多层膜的结构和光电性能.pdf

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1、第43卷第7期稀有金属材料与工程、，01．43．NO．72014芷7月RAREMETALMATERJALSANDENGDIEERINGJuly2014磁控溅射制备NiO／Ni多层膜的结构和光电性能赵志明，马二云，张晓静，张国君，游才印，白力静，蒋百灵f西安理工大学，陕西西安710048)摘要：利用反应磁控溅射和常规磁控溅射方法交替沉积了Ni0，Ni纳米多层膜，研究了不同退火环境下多层膜的相结构、微观结构演化及光电性能。XRD和TEM结果表明，沉积态薄膜呈现明显的NiO和Ni交替多层结构；大气退火的NiO／Ni多层膜被氧化成沿(111)晶面择优

2、生长的NiO薄膜：而真空退火的NiO／Ni薄膜仍然保持着明显的多层结构，各层膜的结晶程度提高。沉积态和真空退火态的NiO／Ni多层膜呈现低可见光透过率和低电阻率的特点，电阻率达到lOQ·cm数量级；大气退火的NiO／Ni多层膜呈现49_3％可见光平均透过率和高的电阻特性。关键词：NiO／Ni纳米多层膜；微观结构；光电性能；磁控溅射中图法分类号：0484．4文献标识码：A文章编号：1002．185X(2014)07．1732．04NiO为直接带隙宽禁带P型透明半导体材料，其为99．99％的高纯氩气和氧气，工件架转速为8r／min，光学带隙为3．

3、6-4．0eV[I1。NiO具有优异的化学稳定其它主要工艺参数如表1所示。利用GSL．1100X型管性、光电及反铁磁等特性，已应用于电阻式随机存储对多层薄膜进行退火处理，退火温度维持在500℃，器件、电着色显示器、化学传感器功能层及P型透明退火时间为2h，真空退火时真空度优于3．0×10～Pa。导电膜[3l。Ni为银白色金属，具有磁性、较低电阻利用XRD．7000S型x．射线衍射仪(x射线源为Cu率、良好的可塑性及耐腐蚀性，已被应用于电极、合Ka射线，波长为0．1540562nm)和JEM．3010型透射电金及催化剂等工业领域。子显微镜检测多

4、层膜的相结构和微观结构，多层膜的Ni／NiO薄膜具有高能量密度、功率密度、优异的光学性能和电学性能分别采用U．570型紫外．可见光分导电导热及成本低等优点，己广泛应用于电极、化学光光度计和四探针技术进行测试表征。传感器、双极板，磁传感器及电化学电容器⋯”。Ni2结果与分析和NiO薄膜沉积方法主要有磁控溅射技术[12,13]、化学气相沉积(CVD)技术l1剞、蒸发技术【1、脉冲激光沉2．1NiO／Ni多层膜的相结构积技术【】以及喷雾热解法["】等。磁控溅射沉积技术以图1为沉积态和退火态NiO／Ni多层膜的XRD图沉积速率高、组分易控制、成膜均匀

5、性好、可实现低谱。从图1a中可以看出，沉积态的NiO／Ni多层膜在温沉积及适合工业大规模生产等优点，颇受人们青睐。37．2。、62．8。、44．7。、51．o和76-3。附近出现了分别属本研究采用常规磁控溅射和反应磁控溅射技术交于NiO的(111)和(220)晶面及Ni的(111)、(200)~H(220)替沉积NiO／Ni纳米多层膜，再经高温大气和真空退火晶面衍射峰【]。XRD谱中Ni衍射峰较强，而NiO衍射处理，研究沉积态和退火态NiO／Ni纳米多层膜的相结峰较弱，表明金属Ni层结晶程度较高。图1b为大气退构、微观结构及光电性能的演化。火

6、的NiO／Ni多层膜的XRD图谱。由图可知，谱中位于37．2。、43．5。、62．9。、75．6。和79．5。附近的衍射1实验室温下，利用磁控溅射沉积技术在MSIP016型磁表1NiO／Ni纳米多层膜沉积主要工艺参数控溅射设备上分别以c—si和Corning7011为衬底沉积Table1ParametersofNiO／NimultilayerfilmsNiO／Ni纳米多层膜。NiO层利用反应磁控溅射方法沉积，Ni层采用常规磁控溅射沉积，Ni靶纯度为99．98％。薄膜沉积腔室初始真空度抽至4．0x10一Pa，溅射气体收稿日期：2013．07一l

7、8基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(2OLOJQ60O8)；国家自然科学基金(541001085)；(51171148)；陕西省重点学科建设专项资金资助项目作者简介：赵志明，男，1978年生，博士，讲师，西安理工大学材料学院，陕西西安710048，E-maihzhaozhiming@xaut．edu．cn第7期赵志明等：磁控溅射制备NiO／Ni多层膜的结构和光电性能·1735·【4】KitaoM，IzawaK，UrabeKeta1．JapaneseJournalofApplied519(15)：4944Physics[J]，1994，33

8、(12)：6656[13】PengTC，XiaoXH，HandXYeta1．AppliedSurface【5]KumagaiH，MatsumotoM，ToyodaK