研究目的
为研究超薄镍薄膜(包括厚度、光学常数及电学稳定性等特性)作为氧化铟锡替代材料在光电器件中的应用。
研究成果
超薄镍膜由于天然氧化层的存在,在紫外-可见-近红外范围内表现出高透明度和良好的电学稳定性。光学技术可精确测量其厚度和恒定参数,证实了与溅射速率估算值之间的差异。这些薄膜可作为ITO的替代材料,适用于光电子应用领域。
研究不足
根据较厚薄膜估算的溅射速率会低估超薄膜的实际厚度,这表明由于基底润湿和渗流阈值的影响,生长过程存在变异性。为准确测定厚度,必须采用光学测量方法。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用射频溅射法在熔融石英基底上沉积镍薄膜。通过多角度分光光度法和椭圆偏振法测定光学常数与厚度,并利用X射线反射率(XRR)和X射线光电子能谱(XPS)进行成分验证分析。
2:样本选择与数据来源:
分析两种不同厚度(基于溅射速率的3.3纳米和4.4纳米)的镍薄膜样本。样本在室温下使用纯度99.99%的镍靶材和纯氩气制备。
3:3纳米和4纳米)的镍薄膜样本。样本在室温下使用纯度99%的镍靶材和纯氩气制备。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括用于透射率和反射率测量的珀金埃尔默Lambda 950及安捷伦Cary 7000分光光度计、堀场Uvisel 2椭圆偏振仪、科磊P-10轮廓仪、真空发生器ESCA LAB MKII XPS仪器,以及帕纳科Empyrean反射仪用于XRR测量。材料包含熔融石英基底和镍溅射靶材。
4:实验流程与操作步骤:
通过调节溅射时间沉积薄膜。在多个角度和波长范围(200-2000纳米)进行光学测量。分别采用XPS和XRR测量分析表面成分与厚度。
5:数据分析方法:
使用德鲁德模型和洛伦兹振荡器拟合光学常数数据。通过XRR数据中的干涉条纹推导厚度。椭圆偏振法采用统计最小化均方误差处理。
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spectrophotometer
Lambda 950
Perkin Elmer
Measure transmittance and reflectance in the wavelength range 200-2000 nm.
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spectrophotometer
Cary 7000
Agilent
Measure transmittance and reflectance in the wavelength range 200-2000 nm.
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reflectometer
Empyrean
PANalytical
Perform X-ray reflectivity measurements to determine film thickness.
暂无现货
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ellipsometer
Uvisel 2
Horiba
Perform ellipsometric measurements to determine optical constants and film thickness.
暂无现货
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profilometer
P-10
KLA-Tencor
Measure film thickness via profilometry.
暂无现货
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XPS instrument
ESCA LAB MKII
Vacuum Generator
Analyze chemical state and composition of film surfaces using X-ray photoelectron spectroscopy.
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sputtering target
Source material for depositing Ni films via RF sputtering.
暂无现货
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