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溅射功率对金属锰膜光学性质的影响

唐华杰 张晋敏 金浩 邵飞 胡维前 谢泉

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溅射功率对金属锰膜光学性质的影响

唐华杰, 张晋敏, 金浩, 邵飞, 胡维前, 谢泉

Influence of sputtering power on the optical properties of metal manganese film

Tang Hua-Jie, Zhang Jin-Min, Jin Hao, Shao Fei, Hu Wei-Qian, Xie Quan
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  • 采用磁控溅射方法在Si(111)基片上制备金属锰膜,用椭圆偏振光谱在入射光子能量为2.04.0 eV范围内研究了溅射功率对薄膜光学性质的影响. 利用德鲁得-洛伦兹色散模型对椭偏数据进行拟合,结果表明在测量范围内随溅射功率增加薄膜的折射率减小;消光系数随入射光子能量增加先增加后减小,在3.0 eV附近处出现极大值,并且极大值所处的位置随溅射功率增加而向低能方向移动,这主要与溅射沉积的锰薄膜的质量有关,且随溅射功率的增加薄膜的消光系数逐渐趋近于金属锰的数值. 研究结果还表明溅射功率的增加减少了薄膜中的空隙,有利于薄膜的生长.
    In this paper, spectroscopic ellipsometry with an incident photon energy range of 2.04.0 eV is used to investigate the optical properties of Mn films deposited on silicon substrates at different sputtering powers. The ellipsometric data are analyzed by Drude and Lorenz oscillators dispersion model. The results show that the refractive index of the film decreases with the increase of the sputtering power. The extinction coefficient of the Mn film increases when the energy of photons is less than 3.0 eV and decreases when the energy of photons is in a range of 3.04.0 eV, and it arrives at an extremum at about 3.0 eV. The extremum shows a red-shift with the sputting power increasing from 60 to 100 W, which is dependent on the quality of the Mn film. With the increase of sputtering power, the extinction coefficient of the film approaches to that of metal manganese. The results also imply that the voids in the film decrease with the increase of the sputtering power, which is conducive to the growth of the films.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61264004)、贵州省自然科学基金(批准号:黔科合J字[2013]2119)、贵州省优秀教育科技人才省长基金(批准号:黔省专合字[2011]40)、贵州省教育厅125重大科技专项项目(批准号:黔教育合重大专项字[2012]003)、贵州省科技创新人才团队建设项目(批准号:黔科合人才团队(2011)4002)和贵州省科技攻关项目(批准号:黔科合GY字(2011)3015)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61264004), the Natural Science Foundation of Guizhou Province, China (Grant No. [2013]2119), the Special Fund of Provincial Governor for Excellent Scientific Education talents of Guizhou Province, China (Grant No. [2011]40), the Special Fund for the Twelfth Five-Year Major Sci-Tech Program of Education Department of Guizhou Province, China (Grant No. (2012]003), the Special Fund for Construction of Sci-Tech Innovative Talents Team of Guizhou Province, China (Grant No. (2011)4002), and the Key Technology Research and Development Program of Guizhou Province, China (Grant No. (2011)3015).
    [1]

    Tu H L, Wang L, Du J 2009 Rare Metals 33 453 (in Chinese) [屠海令, 王磊, 杜军 2009 稀有金属 33 453]

    [2]

    Ma Q, Yan B J, Kang M K, Yang Y Q 1999 Rare Metal Mat. Eng. 28 10 (in Chinese) [马勤, 阎秉钧, 康沫狂, 杨延清 1999 稀有金属材料与工程 28 10]

    [3]

    Higgins J M, Schmitt A L, Guzei I A, Guzei, Ilia A, Song J 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 16086

    [4]

    Peng Z L, Liang S 2008 Chin. Phys. Lett. 25 4113

    [5]

    Peng Z L, Liang S, Deng L G 2009 Chin. Phys. Lett. 26 127301

    [6]

    Yang M J, Shen Q, Zhang L M 2011 Chin. Phys. B 20 106202

    [7]

    Shi X H, Zamanipour Z, Dehkordi A M, Ede K F, Krasinski J S, Vashaee D 2012 Green Technologies Conference Tulsa, USA, April 19–20, 2012 p1

    [8]

    Mahan J E 2004 Thin Solid Films 461 152

    [9]

    Petrova L I, Dudkin L D, Fedorov M I, Solomkin F Y, Zaitsev V K, Eremin I S 2002 Tech. Phys. 47 550

    [10]

    Shi X H, Zamanipour Z, Krasinski J S, Tree A, Vashaee D 2012 J. Electron. Mater. 41 2331

    [11]

    Kamilov T S, Khusanov A Z, Bakhadyrkhanov M K, Kobilov D K 2002 Tech. Phys. Lett. 28 929

    [12]

    Shukurova D M, Orekhov A S, Sharipov B Z, Klechkovskaya V V, Kamilov T S 2011 Tech. Phys. 56 1423

    [13]

    Luo W H, Li H, Lin Z B, Tang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8783 (in Chinese) [罗文辉, 李涵, 林泽冰, 唐新峰 2010 物理学报 59 8783]

    [14]

    Naito M, Nakanishi R, Machida N, Shigematsu T, Ishimaru M, Valdez J A, Sickafus K E 2012 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 272 446

    [15]

    Zhou A J, Zhao X B, Zhu T J, Dasgupta T, Stiewe C, Hassdorf R, Mueller E 2010 Intermetallics 18 2051

    [16]

    An T H, Choi S M, Seo S W, Park C, Kim I H, Kim S U 2013 J. Electron. Mater. 42 2269

    [17]

    Hou Q R, Zhao W, Chen Y B, He Y J 2009 Int. J. Mod. Phys. B 23 3331

    [18]

    Azzam R M, Bashara N M 1987 Ellipsometry and Polarized Light (Amsterdam: Elsevier Science Publishing Co. Inc.) p179

    [19]

    Fujiwara H, Koh J, Rovira P I, Collins R W 2000 Phys. Rev. B 61 10832

    [20]

    Aspnes D E, Theeten J B, Hottier F 1979 Phys. Rev. B 20 3292

    [21]

    Vedam K 1998 Thin Solid Films 313 1

    [22]

    Woollam J A, Johs B D, Herzinger C M, Hilfiker J N, Synowicki R A, Bungay C L 1999 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series Denver, Colorado, July 18–19 1999, p3

    [23]

    Li X L, Gu J H, Gao H B, Chen Y S, Gao X Y, Yang S E, Lu J X, Li R, Jiao Y C 2012 Acta Phys. Sin. 61 036802 (in Chinese) [李新利, 谷锦华, 高海波, 陈永生, 郜小勇, 杨仕娥, 卢景霄, 李瑞, 焦岳超 2012 物理学报 61 036802]

    [24]

    Zhang J M, Gao X Y, Yang Y, Chen L Y 2003 J. Infrared Millim. Waves 22 77 (in Chinese) [张晋敏, 郜小勇, 杨宇, 陈良尧 2003 红外与毫米波学报 22 77]

    [25]

    Wronkowska A A, Wronkowski A, Kukli N S K, Senski M, Skowro N S L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 4839

    [26]

    Sun Z Q, Cao C B, Song X P, Cai Q 2008 Acta Opt. Sin. 28 403 (in Chinese) [孙兆奇, 曹春斌, 宋学萍, 蔡琪 2008 光学学报 28 403]

    [27]

    Chen D, Mo D 1987 Acta Scientiarum Naturaliun Universitatis Sunyatseni 2 51 (in Chinese) [陈东, 莫党 1987 中山大学学报(自然科学版) 2 51]

    [28]

    Hetrick R E, Lambe J 1975 Phys. Rev. B 11 1273

    [29]

    O’ Bryan H M 1936 J. Opt. Soc. Am. 26 122

  • [1]

    Tu H L, Wang L, Du J 2009 Rare Metals 33 453 (in Chinese) [屠海令, 王磊, 杜军 2009 稀有金属 33 453]

    [2]

    Ma Q, Yan B J, Kang M K, Yang Y Q 1999 Rare Metal Mat. Eng. 28 10 (in Chinese) [马勤, 阎秉钧, 康沫狂, 杨延清 1999 稀有金属材料与工程 28 10]

    [3]

    Higgins J M, Schmitt A L, Guzei I A, Guzei, Ilia A, Song J 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 16086

    [4]

    Peng Z L, Liang S 2008 Chin. Phys. Lett. 25 4113

    [5]

    Peng Z L, Liang S, Deng L G 2009 Chin. Phys. Lett. 26 127301

    [6]

    Yang M J, Shen Q, Zhang L M 2011 Chin. Phys. B 20 106202

    [7]

    Shi X H, Zamanipour Z, Dehkordi A M, Ede K F, Krasinski J S, Vashaee D 2012 Green Technologies Conference Tulsa, USA, April 19–20, 2012 p1

    [8]

    Mahan J E 2004 Thin Solid Films 461 152

    [9]

    Petrova L I, Dudkin L D, Fedorov M I, Solomkin F Y, Zaitsev V K, Eremin I S 2002 Tech. Phys. 47 550

    [10]

    Shi X H, Zamanipour Z, Krasinski J S, Tree A, Vashaee D 2012 J. Electron. Mater. 41 2331

    [11]

    Kamilov T S, Khusanov A Z, Bakhadyrkhanov M K, Kobilov D K 2002 Tech. Phys. Lett. 28 929

    [12]

    Shukurova D M, Orekhov A S, Sharipov B Z, Klechkovskaya V V, Kamilov T S 2011 Tech. Phys. 56 1423

    [13]

    Luo W H, Li H, Lin Z B, Tang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8783 (in Chinese) [罗文辉, 李涵, 林泽冰, 唐新峰 2010 物理学报 59 8783]

    [14]

    Naito M, Nakanishi R, Machida N, Shigematsu T, Ishimaru M, Valdez J A, Sickafus K E 2012 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 272 446

    [15]

    Zhou A J, Zhao X B, Zhu T J, Dasgupta T, Stiewe C, Hassdorf R, Mueller E 2010 Intermetallics 18 2051

    [16]

    An T H, Choi S M, Seo S W, Park C, Kim I H, Kim S U 2013 J. Electron. Mater. 42 2269

    [17]

    Hou Q R, Zhao W, Chen Y B, He Y J 2009 Int. J. Mod. Phys. B 23 3331

    [18]

    Azzam R M, Bashara N M 1987 Ellipsometry and Polarized Light (Amsterdam: Elsevier Science Publishing Co. Inc.) p179

    [19]

    Fujiwara H, Koh J, Rovira P I, Collins R W 2000 Phys. Rev. B 61 10832

    [20]

    Aspnes D E, Theeten J B, Hottier F 1979 Phys. Rev. B 20 3292

    [21]

    Vedam K 1998 Thin Solid Films 313 1

    [22]

    Woollam J A, Johs B D, Herzinger C M, Hilfiker J N, Synowicki R A, Bungay C L 1999 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series Denver, Colorado, July 18–19 1999, p3

    [23]

    Li X L, Gu J H, Gao H B, Chen Y S, Gao X Y, Yang S E, Lu J X, Li R, Jiao Y C 2012 Acta Phys. Sin. 61 036802 (in Chinese) [李新利, 谷锦华, 高海波, 陈永生, 郜小勇, 杨仕娥, 卢景霄, 李瑞, 焦岳超 2012 物理学报 61 036802]

    [24]

    Zhang J M, Gao X Y, Yang Y, Chen L Y 2003 J. Infrared Millim. Waves 22 77 (in Chinese) [张晋敏, 郜小勇, 杨宇, 陈良尧 2003 红外与毫米波学报 22 77]

    [25]

    Wronkowska A A, Wronkowski A, Kukli N S K, Senski M, Skowro N S L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 4839

    [26]

    Sun Z Q, Cao C B, Song X P, Cai Q 2008 Acta Opt. Sin. 28 403 (in Chinese) [孙兆奇, 曹春斌, 宋学萍, 蔡琪 2008 光学学报 28 403]

    [27]

    Chen D, Mo D 1987 Acta Scientiarum Naturaliun Universitatis Sunyatseni 2 51 (in Chinese) [陈东, 莫党 1987 中山大学学报(自然科学版) 2 51]

    [28]

    Hetrick R E, Lambe J 1975 Phys. Rev. B 11 1273

    [29]

    O’ Bryan H M 1936 J. Opt. Soc. Am. 26 122

  • [1] 王盼盼, 章俞之, 彭明栋, 张云龙, 吴岭南, 曹韫真, 宋力昕. VO2薄膜Vis-NIR及NIR-MIR椭圆偏振光谱分析. 物理学报, 2016, 65(12): 127201. doi: 10.7498/aps.65.127201
    [2] 杨铎, 钟宁, 尚海龙, 孙士阳, 李戈扬. 磁控溅射(Ti, N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能. 物理学报, 2013, 62(3): 036801. doi: 10.7498/aps.62.036801
    [3] 苏元军, 徐军, 朱明, 范鹏辉, 董闯. 利用等离子体辅助脉冲磁控溅射实现多晶硅薄膜的低温沉积. 物理学报, 2012, 61(2): 028104. doi: 10.7498/aps.61.028104
    [4] 沈向前, 谢泉, 肖清泉, 陈茜, 丰云. 磁控溅射辉光放电特性的模拟研究. 物理学报, 2012, 61(16): 165101. doi: 10.7498/aps.61.165101
    [5] 吴晨阳, 谷锦华, 冯亚阳, 薛源, 卢景霄. 椭圆偏振光谱表征单晶硅衬底上生长的非晶硅和外延硅薄膜. 物理学报, 2012, 61(15): 157803. doi: 10.7498/aps.61.157803
    [6] 王永军, 李红轩, 吉利, 刘晓红, 吴艳霞, 周惠娣, 陈建敏. 非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究. 物理学报, 2012, 61(5): 056103. doi: 10.7498/aps.61.056103
    [7] 曹月华, 狄国庆. 磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037702. doi: 10.7498/aps.60.037702
    [8] 李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖. H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响. 物理学报, 2011, 60(6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
    [9] 牟宗信, 牟晓东, 贾莉, 王春, 董闯. 非平衡磁控溅射双势阱静电波动及其共振耦合. 物理学报, 2010, 59(10): 7164-7169. doi: 10.7498/aps.59.7164
    [10] 丁万昱, 徐军, 陆文琪, 邓新绿, 董闯. 微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4109-4116. doi: 10.7498/aps.58.4109
    [11] 刘 峰, 孟月东, 任兆杏, 舒兴胜. 感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1796-1801. doi: 10.7498/aps.57.1796
    [12] 张 辉, 刘应书, 刘文海, 王宝义, 魏 龙. 基片温度与氧分压对磁控溅射制备氧化钒薄膜的影响. 物理学报, 2007, 56(12): 7255-7261. doi: 10.7498/aps.56.7255
    [13] 胡 冰, 李晓娜, 董 闯, 姜 辛. 磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构. 物理学报, 2007, 56(12): 7188-7194. doi: 10.7498/aps.56.7188
    [14] 辛 萍, 孙成伟, 秦福文, 文胜平, 张庆瑜. 反应磁控溅射ZnO/MgO多量子阱的光致荧光光谱分析. 物理学报, 2007, 56(2): 1082-1087. doi: 10.7498/aps.56.1082
    [15] 刘志文, 谷建峰, 孙成伟, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究. 物理学报, 2006, 55(4): 1965-1973. doi: 10.7498/aps.55.1965
    [16] 丁万昱, 徐 军, 李艳琴, 朴 勇, 高 鹏, 邓新绿, 董 闯. 微波ECR等离子体增强磁控溅射制备SiNx薄膜及其性能分析. 物理学报, 2006, 55(3): 1363-1368. doi: 10.7498/aps.55.1363
    [17] 李宝河, 冯 春, 杨 涛, 翟中海, 滕 蛟, 于广华, 朱逢吾. 磁控溅射方法制备垂直取向FePt/BN颗粒膜. 物理学报, 2006, 55(5): 2562-2566. doi: 10.7498/aps.55.2562
    [18] 周小莉, 杜丕一. 磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜. 物理学报, 2005, 54(4): 1809-1813. doi: 10.7498/aps.54.1809
    [19] 牟宗信, 李国卿, 秦福文, 黄开玉, 车德良. 非平衡磁控溅射系统离子束流磁镜效应模型. 物理学报, 2005, 54(3): 1378-1384. doi: 10.7498/aps.54.1378
    [20] 牟宗信, 李国卿, 车德良, 黄开玉, 柳 翠. 非平衡磁控溅射沉积系统伏安特性模型研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1994-1999. doi: 10.7498/aps.53.1994
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-03
  • 修回日期:  2013-09-28
  • 刊出日期:  2013-12-05

溅射功率对金属锰膜光学性质的影响

  • 1. 贵州大学电子信息学院, 贵州大学新型光电子材料与技术研究所, 贵阳 550025
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61264004)、贵州省自然科学基金(批准号:黔科合J字[2013]2119)、贵州省优秀教育科技人才省长基金(批准号:黔省专合字[2011]40)、贵州省教育厅125重大科技专项项目(批准号:黔教育合重大专项字[2012]003)、贵州省科技创新人才团队建设项目(批准号:黔科合人才团队(2011)4002)和贵州省科技攻关项目(批准号:黔科合GY字(2011)3015)资助的课题.

摘要: 采用磁控溅射方法在Si(111)基片上制备金属锰膜,用椭圆偏振光谱在入射光子能量为2.04.0 eV范围内研究了溅射功率对薄膜光学性质的影响. 利用德鲁得-洛伦兹色散模型对椭偏数据进行拟合,结果表明在测量范围内随溅射功率增加薄膜的折射率减小;消光系数随入射光子能量增加先增加后减小,在3.0 eV附近处出现极大值,并且极大值所处的位置随溅射功率增加而向低能方向移动,这主要与溅射沉积的锰薄膜的质量有关,且随溅射功率的增加薄膜的消光系数逐渐趋近于金属锰的数值. 研究结果还表明溅射功率的增加减少了薄膜中的空隙,有利于薄膜的生长.

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