1、氧化鉿薄膜因其高的介電常數(shù)進入人們的研究視野,成為MOSFET中代替SiO2絕緣柵介質(zhì)膜層的材料。隨著鋯鉿分離技術的進步,人們對金屬鉿及其化合物的研究越來越多,鉿的應用已經(jīng)不僅僅是在核工業(yè)中。氧化鉿所表現(xiàn)出來的一系列優(yōu)異性能,尤其是在從可見到遠紅外波段良好的透過性,證明它有作為寬波段增透保護薄膜的潛力。
　　本文綜合討論分析了氧化鉿、氮化鉿及氮氧化鉿薄膜的制備方法,以對薄膜結構影響較大的工藝條件為研究對象確定了薄膜制備時的工藝參數(shù)

2、。以反應磁控濺射方法制備了薄膜樣品,分別在不同工藝條件下制備了氮化鉿、氧化鉿及氮氧化鉿薄膜。采用XPS、XRD和納米壓痕等技術手段對薄膜的組分、結構和硬度進行了分析。
　　研究了溫度和氧分壓對氧化鉿薄膜晶體結構的影響。試驗結果表明,所鍍制的氧化鉿薄膜均呈多晶的單斜結構,有一定的非晶相存在。氧分壓對薄膜結晶狀態(tài)的影響較小。溫度越高,薄膜的結晶度越高,而且薄膜在)111(晶面的擇優(yōu)生長現(xiàn)象越明顯。通過多種試驗方法對制備的氮氧化鉿薄膜的

3、結構、性能進行了表征分析。GIXRD和FTIR光譜分析結果表明,氮氧化鉿薄膜的晶體結構同氧化鉿相同,呈單斜結構。XPS分析發(fā)現(xiàn)氮氧化鉿薄膜中氮的含量隨著氮分壓的增大而升高。使用表面輪廓儀測量薄膜的臺階厚度和曲率半徑,結果表明薄膜的沉積速率隨著氮分壓的增大而加快,薄膜應力呈壓應力狀態(tài),都比較低。氧化鉿薄膜的硬度隨襯底溫度的升高而降低,而且均低于12GPa,氮氧化鉿薄膜的硬度全部大于12GPa,且隨著薄膜中氮含量的增加,硬度增大,在薄膜中氮

4、鉿原子比為0.756時,薄膜硬度高達到14.578GPa,該結果表明,在沒有對薄膜晶體結構造成太大影響的前提下,氮元素的摻入使得薄膜硬度得到了明顯提高。對薄膜的橢圓偏振測試分析結果表明,氮氧化鉿薄膜的折射率在1.9左右,比氧化鉿薄膜的折射率略低,而其在可見光波段內(nèi)的吸收系數(shù)比氧化鉿薄膜低。對氮氧化鉿薄膜的制備基本達到了預設的不影響薄膜光學性能的前提下提高薄膜硬度的要求。本文為氮氧化鉿薄膜作為寬波段透明保護薄膜的應用做了一些基礎研究工作。