濺射法製備氧化鎢薄膜

在眾多的薄膜材料中,三氧化鎢薄膜具有多種特性如電致變色、氣致變色、光致變色、熱致變色多種性能,還具有良好的電化學性能等,三氧化鎢薄膜得到了廣泛應用,如靈巧變色窗、氣體感測器、PH 計等。

氧化鎢薄膜圖片

到目前為止已經有很多科學工作者進行了三氧化鎢薄膜的研究,製備三氧化鎢薄膜的方法有:蒸發法、濺射法、溶膠凝膠法、電子束蒸發法、化學蒸氣沉積法、陽極氧化法、噴霧熱解、分子束外延法、原子層外延生長法、電沉積、脈衝准分子鐳射沉積法、離子鍍法等,其中大部分方法技術複雜、工藝條件苛刻,應用受到限制。而濺射法具有穩定、方便、快速、薄膜均勻等優點。

濺射法是指荷能粒子轟擊固體表面(靶),使固體原子(或分子)從表面射出,並沉積到襯底或工件表面形成薄膜的方法,屬於物理氣相沉積的一種。濺射鍍膜是利用氣體放電產生的正離子在電場的作用下高速轟擊作為陰極的靶材,靶材中的原子或分子受到碰撞,產生動量轉移,使靶材表面的原子或分子逸出而澱積到被鍍工件的表面,形成所需要的薄膜。

通常製備WO3薄膜所採用的是射頻或磁控濺射技術。所謂射頻濺射技術就是在射頻電場的作用下電子能夠在陰陽極之間來回震盪,可以使更多的氣體分子碰撞電離,提高濺射速率,提高膜層緻密性和純度,增強薄膜的牢固性。所謂磁控濺射技術就是在陰極靶的表面上方加上一個正交的電磁場,濺射產生的二次電子在陰極被加速成為高能電子,在電場和磁場的聯合作用下做近似擺線的運動,並不斷與氣體分子產生碰撞,向氣體分子轉移能量,使氣體分子電離高能電子降為低能電子,並被輔助陽極吸收,從而避免了高能電子對工件的損傷。

濺射法製備薄膜具有成膜速度快、高純度、高密度以及良好的結合性和強度等優點,可通過控制氣氛壓力和溫度制得高性能WO3薄膜,但工藝總體控制複雜,所制得的薄膜厚度不均勻,製造成本高,一定程度上限制了該法的大範圍推廣。

 

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