【摘要】：目前制備金屬薄膜的主要方法有物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電鍍和化學(xué)鍍。對(duì)于傳統(tǒng)的PVD和CVD而言,前驅(qū)體常為固態(tài)或氣態(tài)且種類較少;使用的還原氣體常為氫氣,但氫氣易燃易爆;制備金屬薄膜時(shí),反應(yīng)溫度高,易損壞基體,限制了基體種類,且薄膜常需退火處理;沉積時(shí)需要在真空環(huán)境中進(jìn)行,限制了基體尺寸。對(duì)于電鍍或化學(xué)鍍而言,制備金屬薄膜過程往往產(chǎn)生大量化學(xué)廢液,對(duì)環(huán)境不友好。常壓冷等離子體噴涂技術(shù)可以解決上述薄膜制備技術(shù)的不足,然而該技術(shù)在制備金屬薄膜方面卻鮮有報(bào)道。本文以制備銅薄膜作為研究對(duì)象,探索了一種常壓冷等離子體噴涂技術(shù)制備Cu薄膜的方法。利用NH_3作為反應(yīng)源氣體,與N_2按照一定比例混合,使用氬氣作為保護(hù)氣,Cu(NO_3)_2作為銅源,Cu(NO_3)_2溶液霧化后通入到等離子體射流下游,采用等離子體噴槍掃描方式噴涂銅薄膜。系統(tǒng)地研究了不同工藝參數(shù)對(duì)薄膜試樣的宏觀形貌、微觀形貌、薄膜成分及薄膜電阻率的影響規(guī)律,并簡要分析了常壓冷等離子體噴涂銅薄膜的形成機(jī)理。結(jié)果表明:(1)噴槍掃描速率從7 cm/s逐步提高到19 cm/s時(shí),沉積的薄膜樣品中銅元素的化學(xué)狀態(tài)逐漸從Cu~(2+)過渡為Cu~+最終變化為Cu,薄膜表面的晶粒尺寸逐漸減小,薄膜的電阻率也明顯減小。當(dāng)噴槍掃描速率為16 cm/s、19 cm/s時(shí),薄膜中銅元素為零價(jià),薄膜表面晶粒排列緊密,薄膜的電阻率較小。分析認(rèn)為,噴槍掃描速率參量在噴涂銅薄膜過程中起主導(dǎo)作用。(2)噴涂功率從300 W逐步提高到600 W時(shí),薄膜中銅的氧化物含量由多減少,再由少增多,噴涂功率為400 W時(shí),薄膜中的銅的氧化物含量最少。300 W時(shí)薄膜表面晶粒尺寸均勻性差,薄膜電阻率最大;400 W時(shí),薄膜表面晶粒尺寸最小、均勻且排列緊密,薄膜電阻率最小;噴涂功率為500 W、600 W時(shí),膜層中通的氧化物含量增多,薄膜晶粒尺寸變大,薄膜電阻率也隨之增大。(3)反應(yīng)物硝酸銅濃度由60 g/L逐步增加到140 g/L時(shí),膜層中氧化亞銅的含量逐漸減小,薄膜表面晶粒排列緊密,薄膜比較致密,薄膜電阻率逐漸較小;當(dāng)硝酸銅濃度從140 g/L逐步增加到220 g/L時(shí),薄膜中氧化亞銅的含量并沒有增加,但薄膜表面的晶粒尺寸變大,薄膜致密度降低,薄膜電阻率略微增大。
【圖文】：

有制備技術(shù)薄膜的技術(shù)中，被廣泛應(yīng)用且方法較為成熟的技術(shù)積、電鍍和化學(xué)鍍。hysical vapor deposition，PVD)是利用物理過程(物質(zhì)的濺射等)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)基本的兩種方法是蒸發(fā)法和濺射法，其中蒸發(fā)法相括較高的沉積速度、相對(duì)較高的真空度，以及由此法受到了相對(duì)較多的重視[12]。如圖 1.1 是常見真空分別指的是 1 鍍件加熱電源；2 真空室；3 鍍件支器；7 加熱電源；8 排氣孔；9 真空密封；10 擋板

chemical vapor deposition)是將含有構(gòu)片，在基片表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成片表面必須有異相的化學(xué)反應(yīng)[12]。化低壓 CVD 裝置、激光輔助 CVD 裝置 裝置。如下圖 1.2 常見的電感耦合等頻線圈；3 等離子體；4 襯底；5 工現(xiàn)，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積的特的高能電子，，高能電子可以提供化學(xué)電子與氣相分子的碰撞可以促進(jìn)氣體溫下發(fā)生的反應(yīng)在低溫下也可以實(shí)現(xiàn)減少了熱應(yīng)力，所以近年來等離子體
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593924