磁控溅射法制备五氧化二钒薄膜的表面粗糙度,本论文主要论述了五氧化二钒论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
五氧化二钒论文参考文献：
摘 要：V2O5是一种具有热致相变特性的新型非线性光学材料,被广泛应用于激光致盲防护领域.V2O5薄膜的表面粗糙度是影响其性能的重要因素.本文采用磁控溅射镀膜的方法在蓝宝石表面制备V2O5薄膜,通过控制氧氩比以及衬底温度,探究V2O5薄膜表面粗糙度与这两个因素之间的关系.实验表明,衬底温度较低（约300℃）时,表面粗糙度较小,且随氧含量变化不大；衬底温度较高（400℃以上）时,随着氧含量的增加,表面粗糙度变大.同时,当氧分压一定时,随着衬底温度的提高,薄膜的表面粗糙度也增大.
关键词：磁控溅射；氧氩比；衬底温度；V2O5薄膜；表面粗糙度；激光防护技术
中图分类号：TJ760.5；TN213 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2017）02-0060-05
0引言
基于相变原理的激光防护技术可以实现全波段激光致盲防护,热致相变材料也因其具有高损伤阈值、低防护阈值以及快速响应的特性,在激光致盲防护领域具有巨大的潜在应用价值.V2O5作为一种具有半导体态-金属态相变的热致相变材料,相变温度在257℃.处于半导体状态的V2O5薄膜具有很高的透射率以及高电阻率,激光的热效应会使其在短时间内发生相变,相变后的V2O5薄膜的透射率急剧下降,从而截止激光的透射.该过程可逆,能够兼顾接收信号和抗激光致盲.
磁控溅射镀膜技术具有溅射速率快、溅射制备的薄膜与基片的附着力强、低温下即可制备、制备过程中工艺参数易控制等优点,是制备V2O5薄膜最常用的方法.V2O5薄膜的表面粗糙度会直接影响其折射率、消光系数以及电阻率等,从而影响V2O5薄膜的红外透射率、相变特性以及激光破坏阈值,因此對薄膜的粗糙度研究显得尤为重要.
1V2O5薄膜的制备实验
V2O5薄膜制备实验选用蓝宝石作为基片,规格为Φ30 mm×2 mm.沉积薄膜前,必须对基片进行严格的清洗.首先对基底进行预处理,用非常细的抛光粉擦拭基底表面,然后将基片用去离子水超声清洗,再分别用丙酮和无水乙醇超声清洗15min,最后取出基片烘干并迅速放入溅射室内进行装夹.
溅射制备实验在JGS450-Ⅲ三靶磁控溅射镀膜机完成,射频溅射靶材选用纯金属钒靶,纯度为99.995%.溅射前抽真空至5×10-4Pa,然后利用流量计控制分别充入纯度为99.99%的氩气和纯度为99.995%的氧气.制备薄膜开始前,首先充人一定量的氩气对靶面进行5min预溅射来清洗靶面,从而保证溅射制备薄膜的质量.溅射时保持工作压强为1.0 Pa,溅射功率为120 W,靶基距离为70mm,同时采用旋转平面夹具的方法来获得更好的膜厚均匀性.实验中通过改变氧氩比和衬底温度来研究在获得合格薄膜的前提下如何获得更优的表面粗糙度,其实验参数如表1所示.其中氩气流量设定为21.2 sccm不变,通过改变氧气流量来改变氧分压.衬底温度分别选用300℃,400℃和450℃.利用XRD检测薄膜的相结构,检测是否在表面沉积了合格的V2O5薄膜；利用CSPM4000扫描探针显微镜观测薄膜20μm×20μm面积上的三维形貌及面粗糙度.
2V2O5薄膜的结果分析
2.1薄膜的XRD分析
实验制备出的薄膜颜色为橙,是V2O5薄膜所特有的颜色.为进一步了解薄膜的相结构信息,以便对薄膜的表面粗糙度进行更好的分析,对不同实验条件下制备的薄膜样品进行了XRD测试,结果如图1所示.
衬底温度为300℃时制备的薄膜的XRD衍射图,如图1（a）所示.只有当氧分压为0.100 Pa时,出现了一个很弱的V2O5的（001）峰,其他氧分压下无明显的衍射峰,说明在衬底温度为300℃时,不同氧分压下制备的V2O5薄膜均为非晶结构.
衬底温度为400℃时制备的薄膜的XRD衍射图,如图1（b）所示.由图可知,各种条件下均会出现V2O5晶相.其中V2O5（001）面的衍射峰最强,说明制备的V2O5薄膜属于α-V2O5结构,可以认为薄膜是沿垂直于晶体a,6轴构成的平行于衬底的平面生长,同时,随着氧分压的增加,V2O5（001）衍射峰越来越强,说明V2O5在（001）方向有择优取向.
衬底温度为450℃时制备的薄膜的XRD衍射图,如图1（c）所示.当氧分压为0.100 Pa时,制备的V2O5薄膜（001）晶面的衍射峰最强.同时,随着氧分压的增大,（001）衍射峰不断增强.
2.2薄膜表面粗糙度分析
不同的制备工艺参数会影响氧化钒薄膜的表面质量,尤其是表面粗糙度.CSPM4000扫描探针显微镜观测衬底温度为450℃.400℃和300℃时V2O5薄膜表面形貌的结果,见图2～4.
结论：关于本文可作为相关专业五氧化二钒论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文五氧化二钒论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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