發(fā)布時間：2021-04-10 21:02

　　具有獨特電子結(jié)構(gòu)的稀土金屬氧化物一直是催化劑,高介電常數(shù)柵極氧化物,激光摻雜劑和磁光記憶等應(yīng)用方面的潛在候選材料。自然界中的氧化鈥（Ho₂O₃）存在于硅鈹釔礦、磷鈰鑭礦和其他稀土礦中。在此之前,人們一直關(guān)注的是Ho2O3優(yōu)異的光學、電學性質(zhì)而忽略了Ho₂O₃疏水性能及其他綜合性能的研究。本文采用掠射角射頻磁控濺射方法制備了不同沉積條件下的Ho₂O₃薄膜,利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）分別對薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌及化學組分進行研究,使用接觸角測量儀、納米壓痕儀、摩擦儀分別對薄膜進行潤濕性能測試與力學性能測試。選取一組不同基底偏壓的樣品進行1000℃高溫退火處理,探究薄膜在嚴酷的高溫環(huán)境下其潤濕性與力學性能的穩(wěn)定性,主要研究內(nèi)容如下:（1）濺射功率對Ho₂O₃薄膜形貌、結(jié)構(gòu)、潤濕性能和力學性能的影響。隨著濺射功率的增加,薄膜由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài),表面粗糙度不斷增大。當濺射功率... 

【文章來源】：長春大學吉林省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁控濺射原理圖

10模型仍存在著一些爭議[46-48]，但是所描述的潤濕狀態(tài)已經(jīng)被人們廣為接受。Wenzel和Cassie理論已成為目前用于解釋相關(guān)超疏水表面實驗結(jié)果[49-53]最為經(jīng)典的理論。2.2磁控濺射沉積薄膜的原理圖2-1磁控濺射原理圖根據(jù)磁控濺射的離子源不同，將磁控濺射進行以下分類[54]：交流反映磁控濺射，脈沖磁控濺射，射頻磁控濺射，直流反映磁控濺射，微波等離子體增強磁控濺射等。本文主要采用磁控濺射設(shè)備制備薄膜，其濺射基本原理如圖2-1所示，在外加電場力作用下，電子會產(chǎn)生較大的加速度，然后迅速飛到襯底上，在此過程中不可避免地會與氬氣源發(fā)生碰撞。電子與氬氣分子碰撞作用后產(chǎn)生氬正離子和新的電子。在電場作用下，產(chǎn)生的新電子會直接飛向基片，氬正離子則飛向陰極靶材，進而撞擊靶材，靶材開始濺射并沉積在基片上最終形成所需薄膜。圖2-2掠射角濺射法制備Ho2O3薄膜原理圖[55]

11簡單來說，磁控濺射制備薄膜的過程就是靶材與入射粒子不斷相互碰撞的過程，但這種碰撞不是一次即止的，而是連級反應(yīng)。首先，當入射粒子與靶材相互碰撞時，一些動量將被轉(zhuǎn)移到靶材原子，被動量傳送的靶材原子再與其余原子發(fā)生碰撞，經(jīng)以上一系列過程后表面鄰近的少量原子就會因得到充足的能量，濺射出來，隨之脫離靶材。2.3掠射角磁控濺射沉積納米結(jié)構(gòu)Ho2O3薄膜掠射角沉積術(shù)（見圖2-2）是由氣相中的原子和分子組成的沉積通量以一定的傾斜角度撞擊在基底上，沉積出具有不同形貌的納米級Ho2O3薄膜。大量的研究結(jié)果[56-63]表明，通過掠射角濺射方法可以獲得一些具有特殊形貌如“之”字狀、菜花狀、山丘狀、金字塔狀、納米臺階狀的樣品表面，還可以制備出如納米棒、納米線、納米管、納米彈簧等等特殊形貌的金屬和陶瓷薄膜。目前的研究表明，主要有以下三個因素影響掠射角濺射制備薄膜的過程[64]：其一是陰影效應(yīng)，陰影效應(yīng)可以控制沉積到基板上的粒子區(qū)域，進而控制薄膜的生長模式；其二是表面擴散，表面擴散的強弱決定了入射粒子在薄膜表面、晶界及襯底的移動情況的好與壞；其三是體擴散，體擴散作用影響所制備Ho2O3薄膜的結(jié)晶程度，進一步影響成膜質(zhì)量，但在以上三種作用機制中，在納米結(jié)構(gòu)薄膜的生長中起主要作用的仍舊是陰影效應(yīng)。與普通沉積薄膜方法相比，掠射角濺射法使入射粒子流呈一定的入射角入射到基板上，進而實現(xiàn)薄膜的表面形貌與結(jié)構(gòu)的控制。2.4薄膜制備圖2-3JGP-560b型磁控濺射沉積儀器

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3130334