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氧化银薄膜的制备和相关性质研究

张增院  
【摘要】:近年来,氧化银(AgxO)由于在光存储和磁光存储方面的潜在应用受到了越来越多的关注。其在光存储和磁光存储的应用主要是基于它的热分解效应。目前由于双相的AgxO薄膜的热分解的临界温度偏高(约400℃),这已成为其未来产业化应用的瓶颈。制备单相Ag2O薄膜降低热分解临界温度(TTDT)当前研究的热点。 基于此,本文利用直流磁控溅射技术(DC sputtering),通过改变沉积参数(反应气压和溅射功率)制备AgxO薄膜,摸索制备单相Ag2O薄膜的工艺参数。采用传统的真空环境下热处理技术,研究单相Ag20薄膜的热分解过程及其TTDT值。在整个的研究过程中主要利用扫描电子显微镜、X射线衍射和分光光度计研究了沉积参数和热处理温度对AgxO和单相Ag20薄膜的结构、表面形貌和光学性质的影响。取得的主要研究结果如下: (1)随着反应气压(RP)和溅射功率(SP)的分别增加,AgxO薄膜的相结构均呈现了从两相(AgO+Ag2O)到单相(Ag2O)再到两相(Ag2O+AgO)结构的演变。特别在RP=2.5 Pa和SP=105 W时分别制备了单相的Ag20薄膜。从而有效降低了AgxO薄膜的TTDT。该创新性结果对解决AgxO薄膜在新型光盘和磁光盘的应用难题指明了方向。AgxO薄膜的光学性质随着RP和SP变化可归结于薄膜相结构的演变和薄膜厚度的增加。 (2)随着SP的增加,AgxO薄膜的光学带隙由3.1 eV减小到2.73 eV,表明AgxO薄膜为直接带隙半导体材料.SP=105 W时制备的单相Ag2O薄膜的光学带隙约为2.86 eV。 (3)Ag20薄膜经受真空环境下的热处理后,薄膜表面形貌明显成现了从致密到疏松多孔的结构演变。这与热处理过程中Ag2O发生的热分解反应和O在薄膜内部的扩散和从薄膜表面逃逸有关。热处理后,薄膜的相结构发生了明显的变化。当热处理温度为300℃时,Ag2O薄膜中出现了少量的Ag;而475℃时Ag2O相完全转化为Ag。


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