3.2 IMO薄膜的实验制备

在本研究中,IMO薄膜采用磁控溅射(Magnetron Sputtering)的方法制备。磁控溅射是一种广泛用于薄膜制备的沉积技术,具有成膜质量高、可控性好、高沉积速率等优点。如图3-1所示为溅射原理示意图,在溅射过程中,惰性气体离子被高电压加速,轰击靶材表面,将靶材表面的原子打出,沉积到衬底之上。

选用钠钙玻璃(Soda Lime Glass,SLG)作为IMO薄膜的衬底材料。衬底材料的洁净程度会直接影响薄膜的质量,因此衬底的清洗尤为重要。SLG衬底首先使用DECON 90(一种表面活性清洁剂)的水溶液刷洗,之后用高纯度去离子水清洗。冲洗后的SLG用氮气吹干后置于衬底盒中备用。

IMO薄膜的溅射采用了一台Kurt J.Lesker溅射系统,如图3-2所示。本实验中此溅射系统工作在脉冲直流(Pulsed DC)状态。溅射靶材为一枚直径7.62cm的Mo掺杂浓度为3 wt.%的In2O3靶材。溅射功率设置为60W,脉冲频率50Hz。在溅射前,溅射室被抽真空到10-7Mbar。溅射在Ar和O2的气氛中进行,工作气压为4×10-3Mbar,O2流量为~1.0sccm。本文主要研究衬底温度对薄膜性质的影响,不同批次的衬底温度分别控制为50℃、100℃、170℃、220℃、250℃。对于50℃、100℃、170℃、220℃批次,溅射时间为80min,对250℃批次,溅射时间为160min。制备好的薄膜的厚度采用Talystep仪器测量。溅射时间为80min的IMO薄膜厚度在160~220nm;溅射时间为160min的薄膜厚度约为480nm。

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图3-1 溅射原理示意图

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图3-2 Kurt J.Lesker溅射系统实物图