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《磁控溅射法制备的纳米金薄膜的工艺条件和结构分析_许小亮》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------磁控溅射法制备的纳米金薄膜的工艺条件和结构分析_许小亮1216功??能??材??料2006年第8期(37)卷*磁控溅射法制备的纳米金薄膜的工艺条件和结构分析许小亮1,2,王??烨1,2,赵亚丽1,2,牟威圩1,2,施朝淑1,2(1.中国科学院中国科学技术大学结构分析重点实验室,安徽合肥230026;2.中国科学技术大学物理系,安徽合肥230026)摘??要:?
2、?通过直流溅射沉积法在玻璃衬底上制备了不同生长条件下的纳米金薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其进行表面形貌分析。XRD图显示Au膜具有(111)面择优取向;AFM图显示,在不同的生长阶段Au膜具有不同的表面微结构。总结了不同的工艺条件对薄膜晶粒生长的影响,这项研究对实现金属薄膜的可控性生长有重要意义。关键词:??晶粒生长;纳米金;表面形貌;磁控溅射中图分类号:??O782.9文献标识码:A文章编号:1001-9731(2006)08-1216-04及薄膜的织相结构并没有影响;而在反常生长阶段,具有优势取向的晶粒边界迁移能力更
3、强,会以相对更快的速度生长,并吸收周围的晶粒,生长成为大晶粒,形成薄膜的最优取向和织相结构[14]。2??实??验——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------本实验采用直流磁控溅射仪制备Au膜,用洁净的载玻片作为衬底,靶材为纯度5N的金靶,本底真空控制在10-3~10-2Pa,起辉电压0.26kV,电流25mA。溅射过程中,功率
4、控制在6.5~10W,所生长的薄膜厚度分别为3、6、12和24nm。本实验的目的是总结不同的工艺条件对薄膜生长的影响,而影响纳米金属颗粒的可控性生长的主要因素有:溅射气体压强,衬底温度,薄膜厚度以及溅射功率和溅射电流等,我们将实验样品分组,进行组合式分析。具体的实验参数见表1。表1??纳米金薄膜的不同生长条件Table1Differentgrowthconditionsofthenano-Aufilms样品号123厚度(nm)3,6,12,241212Ar气压(Pa)3.00.5,1.0,3.0温度(??)200200功率(W)8.76.510.0
5、1??引??言纳米金颗粒薄膜的非线性光学研究在国际上引起高度重视,这是因为入射光可在金属颗粒间产生的很强的近场表面等离子激元(SP)共振增强效应[1,2],具备102~106倍的局域增强效果[3,4]。但既往研究中的金薄膜是处于高度无序状态的准连续颗粒薄膜,而没有开展对有序微晶体系薄膜的研究。这是因为技术上还没有做到对薄膜取向度和晶——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------
6、------------------------粒尺寸的可控性生[5]长。根据已有的SP理论,组成薄膜的颗粒大小及其结晶度对SP有很大的影响,因此实现纳米金颗粒薄膜的可控性生长对于推动SP的研究是十分重要的。[6~14]从一般理论模拟的结果来看,薄膜的生长可分为3个阶段:晶粒的成核与核生长过程、正常晶粒生[6]长过程和反常晶粒生长过程。这3个阶段之间并没有严格的界限,只是在特定阶段时某种过程占主导地位。各晶粒相互接触,晶界形成后,晶粒开始柱状生长,横向直径由早期在衬底表面上发生的成核过程决定[7,8]。随着薄膜厚度的增加,柱状晶粒的平均直径不断增加
7、,这就是薄膜的正常晶粒生长过程[9]。当晶粒半径可以和薄膜厚度相比拟时,正常晶粒生长将会停滞,这被称为厚度效应[10]。整体上所有晶粒的平均尺寸将继续增长,主要是反常晶粒的生长[11,12],速率更快,这是吸收了周边的正常晶粒所致,这种生长状态将持续到正常晶粒全部被吸收。薄膜晶粒的优势取向生长是由晶粒间自由表面能和接触面能的差异造成的[13]。晶粒的正常生长过程对晶粒的优势取向生长*????利用XRD和AFM对各种样品进行了结构和表面形貌分析。3??实验结果及分析对3组样品分别作了X射线衍射谱研究(图1~3)。谱中的4———————————————
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