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目前制备金属薄膜的主要方法有物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀和化学镀。对于传统的PVD和CVD而言,前驱体常为固态或气态且种类较少;使用的还原气体常为氢气,但氢气易燃易爆;制备金属薄膜时,反应温度高,易损坏基体,限制了基体种类,且薄膜常需退火处理;沉积时需要在真空环境中进行,限制了基体尺寸。对于电镀或化学镀而言,制备金属薄膜过程往往产生大量化学废液,对环境不友好。常压冷等离子体喷涂技术可以解决上述薄膜制备技术的不足,然而该技术在制备金属薄膜方面却鲜有报道。本文以制备铜薄膜作为研究对象,探索了一种常压冷等离子体喷涂技术制备Cu薄膜的方法。利用NH3作为反应源气体,与N2按照一定比例混合,使用氩气作为保护气,Cu(NO3)2作为铜源,Cu(NO3)2溶液雾化后通入到等离子体射流下游,采用等离子体喷枪扫描方式喷涂铜薄膜。系统地研究了不同工艺参数对薄膜试样的宏观形貌、微观形貌、薄膜成分及薄膜电阻率的影响规律,并简要分析了常压冷等离子体喷涂铜薄膜的形成机理。结果表明:(1)喷枪扫描速率从7 cm/s逐步提高到19 cm/s时,沉积的薄膜样品中铜元素的化学状态逐渐从Cu2+过渡为Cu+最终变化为Cu,薄膜表面的晶粒尺寸逐渐减小,薄膜的电阻率也明显减小。当喷枪扫描速率为16 cm/s、19 cm/s时,薄膜中铜元素为零价,薄膜表面晶粒排列紧密,薄膜的电阻率较小。分析认为,喷枪扫描速率参量在喷涂铜薄膜过程中起主导作用。(2)喷涂功率从300 W逐步提高到600 W时,薄膜中铜的氧化物含量由多减少,再由少增多,喷涂功率为400 W时,薄膜中的铜的氧化物含量最少。300 W时薄膜表面晶粒尺寸均匀性差,薄膜电阻率最大;400 W时,薄膜表面晶粒尺寸最小、均匀且排列紧密,薄膜电阻率最小;喷涂功率为500 W、600 W时,膜层中通的氧化物含量增多,薄膜晶粒尺寸变大,薄膜电阻率也随之增大。(3)反应物硝酸铜浓度由60 g/L逐步增加到140 g/L时,膜层中氧化亚铜的含量逐渐减小,薄膜表面晶粒排列紧密,薄膜比较致密,薄膜电阻率逐渐较小;当硝酸铜浓度从140 g/L逐步增加到220 g/L时,薄膜中氧化亚铜的含量并没有增加,但薄膜表面的晶粒尺寸变大,薄膜致密度降低,薄膜电阻率略微增大。