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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2014-10-21 09:11:00【 】

  tin薄膜属于第ⅳ族过渡金属氮化物。它的结构是由金属键和共价键混合而成,同时具有金属晶体和共价晶体的特点:高熔点、高硬度、优异的热和化学惰性。此外,tin薄膜还具有高温强度、优越的耐腐蚀性能以及良好的导热性能。tin薄膜具有广阔的应用前景,在刀具、模具、装饰材料和集成电路中都具有重要的应用价值和广阔的应用前景,因而越来越受到人们的重视。过去人们常常使用先抽除腔体中的空气,再以氮气做为反应性气体的方法制备tin。由于环保要求日益严苛,使用氮气做反应气体难免会造成环境污染和温室效应,近来有台湾学者试图通过通入空气和氩气的方法来取代氮气制备tin薄膜,并借此缩短生产时间,打到节能环保降低工艺成本的目的。接下来小编就为大家带来台湾中兴大学杨浚挥先生关于通入空气/氩气制备tin薄膜的方法。

 

氩气制备tin薄膜



  本研究主要以pvd在镀著功率200w、偏压-50v,背景压力5×10-6torr,工作压力1×10-3torr下,控制空气/高纯氩气流量比值在(9~12)/100时,氩气制备tin薄膜之后分别以色度计进行颜色的分析,并针对所镀著之薄膜的结晶相,以x光绕射仪(xrd)作分析,并以场发射电子显微镜(fe-sem)观察薄膜的微结构,另以欧杰电子能谱仪(aes)及x光光电子能谱仪(xps)进行薄膜化学组态分析,此外以四点探针进行薄膜的电阻率分析,及以奈米压痕仪进行薄膜的硬度分析。结果薄膜为金黄色(l*:76.0~78.2,a*:1.2~2.4,b*:25.9~28.4)岩盐(rock-salt)型结晶相,微结构为柱状晶,其电阻率为40~178μω-cm,硬度为20~23gpa,氧含量为10.2~16.7at%,与文献所报导的tin性质比对后,证实能以氩气制备tin薄膜;进一步以背景压力1×10-4torr,控制空气/氩气流量比值在(9∼10)/100时,也能成功制备出电阻率为99~107 μω-cm、硬度为21~22 gpa之tin薄膜,根据本研究之设备抽背景真空度5×10-6torr约需要25~30分钟,而1×10-4torr只需要3~4分钟,两者的抽气时间差异极大,因此能省去抽真空的时间,达到环保节能的目的;然而本研究也发现,当镀著功率升高时,要制备出金黄色tin所通入的空气流量比值也必须增加。氩气制备tin薄膜之结果与热力学之预期在300k~1273k于空气中会形成tio2结果不符,但能确定钛在电浆环境下与空气产生氮化确是动力学控制的结果。



  此外本研究改变不同空气/氩气流量比值时,薄膜颜色会有银白色→金黄色→红铜色→土黄色→酒红色→紫蓝色等变化,此方法能取代过去文献曾经报导,控制n2/o2之比值来达到色彩多元的目的。另外本研究首次尝试将tin应用于染料敏化太阳电池上,实验过程发现tin经阳极氧化后,所制备出的奈米多层tio2,制作成染料敏化太阳能电池后,在持续照光的条件下,电池所量测到的开环电压(voc)为0.45v,短路电流(jsc)为0.04ma。因此在绿能概念下氩气制备tin薄膜于环保与染料敏化太阳能电池上将更具有优势。


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