磁控溅射法制备TaN薄膜性能研究

"磁控溅射制备TaN薄膜的研究，主要关注了氮分压、工作气压、溅射功率和基片温度等因素对薄膜结构和性能的影响。通过实验，研究者得出了薄膜方阻和电阻温度系数（TCR）的变化规律。在氮分压增加时，薄膜表现出择优取向，而当氮分压超过11%时，方阻快速增加。工作气压和溅射功率主要影响溅射速率。基片温度对薄膜的电性能有显著影响，高温会导致方阻和TCR的急剧下降。TaN薄膜因其化学稳定性和电性能，被广泛用于红外仿真技术中的电阻阵列红外景象产生器。实验使用了直流反应磁控溅射法，在SPC-350磁控溅射仪上制备TaN薄膜，通过调整各种参数来探索最佳制备条件。XRD、四探针测试仪和台阶仪等工具用于表征薄膜的结构、方阻和厚度，而TCR则通过高低温箱和吉时利keithly仪表进行测量。" 磁控溅射是一种广泛使用的物理气相沉积技术，用于在各种基材上沉积薄膜。在这个研究中，TaN（钽氮化物）薄膜是通过磁控反应溅射法制备的。TaN因其独特的化学稳定性和良好的电性能，如低电阻温度系数和高的电阻值可调范围，使其成为红外仿真技术的理想材料，特别是在电阻阵列动态红外景象产生器中。 实验中，研究人员通过调整氮分压（N2/Ar比例）、工作气压、溅射功率和基片温度这四个关键参数，研究了它们如何影响TaN薄膜的结构和性能。他们发现，随着氮分压的增加，薄膜呈现出多相共存的状态，并且在特定氮分压下与基片方向一致的择优取向。然而，当氮分压超过11%时，薄膜的电阻（方阻）显著增加，这可能是因为氮含量的变化影响了薄膜的晶体结构和电导率。 工作气压和溅射功率主要影响溅射速率，即沉积速度，从而影响薄膜的密度和微观结构。基片温度则是决定薄膜电性能的重要因素，较高的基片温度可以降低薄膜的方阻和TCR，这可能是因为高温促进了更好的晶格匹配和更少的缺陷，进而改善了薄膜的电学特性。 为了全面了解薄膜的性质，研究人员采用了多种分析手段。X射线衍射（XRD）用于确定薄膜的结晶结构和晶向；四探针测试仪测量了薄膜的电阻（方阻），这是评估薄膜电性能的关键指标；台阶仪则用来测定薄膜的厚度，这对于精确控制薄膜性能至关重要；电阻温度系数（TCR）的测量则采用了高低温箱和精密的吉时利keithly仪表，以评估薄膜在不同温度下的电阻变化。 这项研究揭示了磁控溅射制备TaN薄膜的工艺参数对其结构和性能的影响，为优化制备条件提供了理论基础，有助于进一步提升TaN薄膜在红外仿真技术和其他应用中的性能。