Sputtered terbium iron garnet films with perpendicular magnetic anisotropy for spintronic applications
我们报道了磁控溅射法制备的外延铽铁石榴石（TbIG）薄膜的结构、磁性和界面自旋输运性质。通过在高温下或在室温下在钆镓石榴石（GGG）衬底上生长膜，然后在两种情况下均高于750 °C进行热退火，来实现高结晶度。该薄膜显示出由压缩应变引起的大的垂直磁各向异性（PMA），并且通过生长条件或衬底晶格参数的选择来调节结构和磁性。利用Pt/TbIG异质结的温度相关反常霍尔效应（AHE）测量了TbIG薄膜的亚铁磁补偿温度（TM）。在所研究的膜中，发现TM在190-225 K之间，即，X射线光电子能谱学测量表明，该温度比体相温度低约25-60 K，这是由于石榴石晶格中Tb缺陷和氧空位的共同作用。本文报道的溅射TbIG薄膜具有大的PMA和高度可调的性能，可以为广泛的自旋电子学实验和器件应用提供合适的材料平台。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Growth Kinetics of Ion Beam Sputtered Al-thin films by Dynamic Scaling Theory
本文报道了离子束溅射铝薄膜生长动力学的研究。动力学标度理论被用来推导动力学从AFM测量。AFM成像显示，表面包含明显不同的形态。沉积时间的变化导致了这种独特性。已经确定的增长管理静态（α）以及动态（β）标度指数。指数（α）随着沉积时间从3分钟增加到15分钟而降低。因此，界面宽度（xi）也随着临界长度（Lc）而减小，并伴随着表面粗糙度的增加。表面扩散成为在3分钟的短时间内进行的沉积期间发生的主要表面粗糙化现象。将沉积时间延长至15分钟使体扩散过程占主导地位，这最终导致连续膜的平滑化。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
From Deposition Stress to Surface Reactivity: Strain-Dependent Hydrogen Evolution on Sputtered Platinum Thin Films
Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学）；University Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials, (ZGH) Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
研究通过调节溅射压力改变铂薄片的应力状态，发现低压力下薄片具有更高的氢演化反应活性，而高压力导致活性降低，揭示了残余应变、微结构和氢覆盖度的相互作用机制。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Influence of substrate bias on the structural and dielectrical properties of magnetron-sputtered BaxSr1-xTiO3 thin films
在射频磁控溅射过程中施加衬底偏压改变了Sr 1-xTiO 3薄膜的晶体结构、晶粒形貌、晶格应变和成分。因此，Pt/SrTiO 3/Pt平行板电容器的介电性质显著改变。随着衬底偏压的增加，我们观察到一个明确的转变的铁电顺电相变向更高的温度，在室温下的介电常数和可调谐性的增加，和恶化的介电损耗。在很大程度上，这些变化与拉伸面内膜应变随衬底偏压的逐渐增加和膜组合物的突然变化相关。
2009-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetron Sputtered NbN Films with Nb Interlayer
采用直流反应磁控溅射法在不锈钢衬底上制备了NbN薄膜。研究了氮气流量和衬底偏压对沉积速率、表面硬度、晶体结构和附着力的影响。优化了NbN涂层的沉积工艺参数。然后将NbN涂层沉积在MS基底上，并通过磁控溅射沉积Nb夹层。中间层的厚度为2 \mum。采用努氏显微硬度计和动电位极化技术研究了复合镀层对表面硬度和腐蚀性能的改善作用。还测量了开路电位。
2010-12-26 cond-mat.mtrl-sci
High efficiency, hybrid electrochromic device on polycarbonate substrates with neon sputtered WO3-x thin films
电致变色材料通过施加外部DC电压可逆地改变颜色。电致变色技术的众多新兴应用之一是智能窗户。着色效率、光学颜色调制和可循环性是对设备进行基准测试的因素。氧化钨（WO 3-x）是一种用途广泛的材料，直流反应磁控溅射（以氩气作为溅射气体）技术常用于电致变色。本文采用反应直流磁控溅射技术（室温300 K），以氖为溅射气体制备了氧化钨薄膜。WO 3薄膜的厚度从190 nm变化到712 nm。在1 M HCl、1 M Li_2SO_4水溶液电解液中，用三电极电化学电池对这些WO_3薄膜进行了电化学测试，并制备了Nafion薄膜固态电致变色器件。通过嵌锂法测得氖溅射WO_3的最高着色效率为187.9cm ~ 2/C。
2016-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-transport properties of oriented Mn2CoAl films sputtered on thermally oxidized Si substrates
自旋无带隙半导体是一类集磁性和半导体性于一体的新型材料。它在未来自旋电子学中的潜在应用需要以薄膜形式实现。在这封信中，我们报告了一个成功的自旋无带隙Mn2CoAl薄膜的磁控溅射沉积在热氧化硅衬底上。在673K下沉积的薄膜具有较好的（001）取向，表面结晶均匀。取向膜上的磁输运测量揭示了一个类似的电阻率，小的异常霍尔电导率和线性磁阻（MR）代表的自旋无隙半导体的运输签名。薄膜的磁性能也进行了研究，并与大块Mn2CoAl相比，与小的差异引起的成分偏差。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Ellipsometry investigation on anisotropic optical properties of sputtered AlN films
报道了用直流反应磁控溅射法在Si（100）衬底上沉积的纤锌矿型AlN薄膜的单轴各向异性光学常数随生长温度（Ts，35 ~ 600 ℃）的变化。利用椭圆偏振光谱技术研究了薄膜的光学性质随温度的变化。这些薄膜的厚度和粗糙度确定从SE数据的回归分析，这是证实了使用TEM和AFM技术。在400 ℃下生长的AlN薄膜在210 nm（深紫外区）具有高n值和低k值，在带边附近具有小的双折射和二向色性，可用于各向同性深紫外光电子器件。所有这些AlN薄膜都表现出从近红外（NIR）到354 nm的透明性质，其中光学带隙能量在5.7至6.1 eV之间变化。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of well-separated AlN nanowires directly on sputtered metallic TiN films
我们展示了氮化铝纳米线的自组装形成的分子束外延溅射TiN膜蓝宝石。这种衬底的选择允许在1180 °C的极高温度下生长。与以前的报道相反，纳米线被很好地分离，并且没有明显的聚结。这一成就是由足够的Al吸附原子在衬底和纳米线的侧壁上的扩散。在阴极射线发光光谱中观察到的近带边发射证明了纳米线的高结晶质量。纳米线低聚结的关键因素是TiN膜，椭圆偏振光谱和拉曼光谱表明TiN膜是化学计量的。它的金属性质将有利于光电子器件采用这些纳米线作为基础的（Al，Ga）N/AlN异质结构在深紫外光谱范围内发射。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
In-Plane Magnetic Anisotropy In RF Sputtered Fe-N Thin Films
采用X射线衍射、原子力显微镜、透射电子显微镜、振动样品磁强计、角分辨M-H磁滞回线和标准四探针法研究了不同N2分压下制备的Fe（N）薄膜的微观结构、形貌、磁性能和电阻率。在低N2分压条件下，Fe（N）薄膜呈现出bcc结构的a-Fe结构，具有择优取向的（110）织构。观察到Fe（N）薄膜的面内磁各向异性随N组分的变化而变化。薄膜中面内各向异性的演化归因于方向有序机制。氮原子在细化α-Fe晶粒和诱导单轴各向异性方面起着重要作用。
2003-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural analysis of co-sputtered Cu-Nb and Cu-Pd textured thin films
本文提出模型分析共溅射Cu-Nb和Cu-Pd织构薄膜的结构分布，通过衍射与能谱对比，揭示混溶与不混溶体系的差异。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of RF sputtered PMN-PT thin films on LCMO buffered platinized glass substrate
铅基弛豫铁电薄膜由于其优异的性能而具有重要的技术意义。然而，这些材料的精细性和高制造成本一直困扰着它们。本文对在LCMO缓冲镀铂玻璃衬底上生长的PMN-PT薄膜进行了系统的研究。在室温下使用RF磁控溅射生长的薄膜。在550 ℃和650 ℃空气中进行2 h的非原位热退火，可以得到单相PMN-PT薄膜。在低于550 ℃的温度下退火的膜和没有缓冲层的膜显示烧绿石的存在。研究了退火温度对PMN-PT薄膜的微结构、介电和铁电性能的影响。单相PMN-PT薄膜的扫描电子显微镜照片显示，在550和650 ℃退火的薄膜的双峰晶粒尺寸分布。经650 ℃退火后，薄膜的介电常数高达1300，剩余极化（2 Pr）为17 μ C/cm ~ 2。
2015-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of magnetic and microstructural properties of thick sputtered NdFeB films with processing temperature
采用磁控溅射法（沉积速率~ 18 $μ$ m/h）在Si衬底上沉积了Ta（100 nm）/ NdFeB（5 $μ$ m）/ Ta（100 nm）薄膜。使用2步程序：在高达400 ℃的温度下沉积，然后在更高温度下进行非原位退火。需要高于650 ℃的沉积后退火温度以形成高的结晶度值。退火时间的持续时间是更关键的各向异性样品沉积到加热基板上比各向同性样品在较低的温度下沉积。对于给定的一组退火条件（750 ℃/10 ′），高加热速率（2000 ℃/ h）有利于各向同性和各向异性膜的高结晶性。Nd_2Fe_（14）B晶粒的形状和尺寸强烈地依赖于加热速率。
2007-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Transformation process of the magnetron-sputtered Ag$_2$O film in hydrogen annealing
本文主要研究了氢分压对Ag $_2$ O薄膜的微观结构和相变的影响。并对转化过程和机理进行了详细分析。氢分压的增加可促进Ag $_2$ O向Ag的转变，降低Ag $_2$ O与氢反应的活化能，提高Ag $_2$ O薄膜的晶格应变，从而降低薄膜的临界转变温度。在整个氢退火过程中，氢参与的反应主要是与Ag $_2$ O的氢还原反应。氢和气态H $_2$ O分子的扩散伴随着整个氢退火过程。
2013-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of atomic depth profiles directly extracted from Rutherford backscattering data for co-sputtered and ion irradiated Au-Ni films
在Si（100）衬底上共溅射制备了厚度为30 nm的Au-Ni薄膜，并在室温条件下用160 keV ^{40}Ar^{+}以一定的能量密度辐照，用卢瑟福背散射光谱法（RBS）进行了分析。研究了背散射谱中Au信号计数随离子剂量的变化。Au，Ni和Si原子的分布在不同的深度内的沉积和辐照样品已计算使用背散射数据通过直接分析方法。Au和Si的配置文件已被拟合与误差函数和方差的相对变化为各种离子注量相比，作为沉积配置文件进行了研究。还讨论了Ar离子碰撞引起的不同组分在界面上的扩散速率。
2007-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Néel-order switching in magnetron-sputtered CuMnAs thin films
反铁磁材料作为自旋电子器件中的有源元件，承诺对外部磁场不敏感，不存在自身的磁杂散场，以及皮秒时间尺度的超快动力学。具有一定晶体对称性的材料表现出内在的Néel阶自旋轨道矩，可以有效地切换反铁磁体的磁序。CuMnAs的四元变体被证明是通过这种固有的自旋轨道效应而电可切换的，并且其在具有忆阻特性的存储器单元中的使用最近已经被证明用于用分子束外延生长的高质量膜。在这里，我们证明了磁控溅射CuMnAs薄膜的磁序也可以通过电流脉冲来操纵。作为温度、电流密度和脉冲宽度的函数的开关效率和弛豫可以通过热激活模型来描述。我们的研究结果表明，CuMnAs可以用与行业兼容的沉积技术制造，这将加快基于这种卓越材料的设备的开发周期。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Growth Kinetic studies of ion beam sputtered AlN-thin films: Effect of reactive assistance of nitrogen plasma
采用反应双离子束溅射沉积方法制备了AlN薄膜，并利用原子力显微镜对其表面生长特性进行了分析。用动态标度理论分析了粗糙度随沉积时间的变化规律。两个不同的指数，静态和动态的被用来解开薄膜生长特性。随着沉积时间的增加，静态标度指数逐渐减小，衬底表面覆盖率增加，这表明临界长度Lc减小。随着沉积时间从3分钟增加到15分钟，膜的均方根粗糙度从1.99增加到3.42 nm。动态标度指数为0.36。在生长过程中，表面扩散（n = 4）成为主要的粗糙化现象，而体扩散（n = 3）变成主要的平滑化现象。
2014-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Correlated evolution of structure and mechanical loss of a sputtered silica film
非晶涂层中的能量耗散严重影响高精度光学和量子传感器。为了隔离涂层损失的来源，我们进行了广泛的研究拉曼散射和热处理的溅射二氧化硅涂层的机械损失。我们的研究结果表明，损失与人口的三元环的Si-O $_4$四面体单元，并支持的证据表明，热处理降低了亚稳态的密度分离的特征能量约为0.5 eV，有利于增加的状态分离较小的活化能。最后，我们得出结论，三重环参与的松弛机制，只有当它们属于更复杂的链状结构的10至100四面体。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Band Gap Tuning of DC Reactively Sputtered ZnON Thin Films
氮氧化锌（ZnO $_x$ N $_y$）是一种新型的具有带隙可调的半导体材料。在这项研究中，一种新的直流反应溅射协议，制备ZnO $_x$ N $_y$薄膜具有不同的元素浓度，通过精确控制工作压力。使用UV-可见光谱法对带隙进行严格分析，并通过EDAX光谱法进行补充以确定元素组成的变化。利用原子力显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究了薄膜的微观结构与禁带宽度的关系，并利用乌尔巴赫定理对缺陷态进行了分析。这项研究揭示了在带隙调整过程中形成的中间结构的存在，这对未来旨在开发异质结构和二维超晶格的光子学应用的研究具有重要意义。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Growth of large area graphene from sputtered films
使用工业规模的薄膜沉积工具大规模生产石墨烯的技术可能是实际实现这种材料的广泛技术应用的关键。在这里，我们展示了在650至1000 oC的温度范围内使用原位或非原位快速热处理从溅射膜（含碳层和金属层）生长大面积多晶石墨烯。发现石墨烯总是生长在堆叠的顶表面上，与Ni或Ni-硅化物紧密接触。在优化的条件下获得了高质量剥离单层石墨烯的典型拉曼光谱。发现快速冷却速率对于单层石墨烯的形成是必不可少的。在SiC顶部具有Ni的样品产生具有~40%表面积覆盖率的最佳单层石墨烯光谱，而在SiC下方具有Ni的样品产生质量较差的石墨烯，但覆盖率为99%。溅射工艺的灵活性允许进一步优化生长，并有可能在真空中将石墨烯转移到任何绝缘体衬底上。我们提出了一种生产绝缘体上石墨烯晶片的潜在途径，这将有助于将石墨烯轻松集成到现代半导体器件工艺流程中。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen flow rate dependent atomic coordination, phonon vibration and surface analysis of DC Magnetron sputtered Nitrogen rich-AlN thin films
本文研究直流磁控溅射中氮流量对AlN薄膜晶体取向、表面形貌、原子配位及电子环境的影响，发现氮流量增加可提高c轴取向和薄膜密度，并通过X射线吸收谱与拉曼光谱揭示了氮原子配位几何及氧键引起的声子蓝移。
2023-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Improved magnetization in sputtered dysprosium thin films
采用超高真空直流溅射法在SiO2和Si基片上制备了厚度为50 nm的纳米颗粒多晶镝薄膜。对于沉积在加热到350 ℃的晶片上的样品，在T = 4K时的最大面内自发磁化强度被发现为MS 4K = 3.28T，其中Neel点TN = 173K，并且铁磁转变在TC = 80K，通过零场冷却场冷却磁化强度测量来测量，接近单晶值。轻微降低的磁化强度解释在光的亚稳面心立方晶相发生在种子界面和粒度相关的影响，这仍然是显着的影响，尽管在平面内的磁易轴。沉积样品表现出降低的磁化强度MS4K = 2.26T，然而它们的铁磁转变移到更高的温度TC = 172K，并且反铁磁相可能由于应变而被完全抑制。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Study of Reactively Sputtered Nickel Nitride Thin Films
采用反应磁控溅射工艺，利用不同的N2分流量制备了Ni-N薄膜样品。它们的特征在于使用X射线反射率（XRR），X射线衍射（XRD）和X射线吸收近边光谱（XANES）采取在N K-边缘和Ni L-边缘。通过XRR测量发现，由于在RN 2中的连续进展，Ni-N薄膜的沉积速率和密度降低，这意味着在Ni靶表面和薄膜样品内部都有Ni-N合金和化合物形成。从XRD测量获得的晶体结构表明由Ni、Ni（N）、Ni 4 N、Ni 3 N和Ni 2N给出的不同Ni-N化合物的演变，其中RN 2逐渐升高。XANES测量进一步证实了这些相，与XRD结果一致。极化中子反射率测量进行探测的磁化，它被发现Ni-N薄膜成为非磁性，即使当N掺入增加超过几个原子%。比较了Ni-N样品与Fe-N和Co-N体系的生长行为，发现它们之间既有相似之处，也有不同之处。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Reduction Reaction and X-ray Photoelectron Spectroscopy of Sputtered Fe-N-C Films
基于碳基质中的铁和氮的络合物（Fe-N-C）的用于氧还原反应（ORR）的电催化剂是聚合物电解质膜（PEM）燃料电池中基于铂族金属（PGM）的催化剂的有前景的替代物。Fe-N-C催化剂的进一步改进将受益于模型薄膜的催化活性和稳定性的研究，但Fe-N-C模型薄膜的合成是具有挑战性的。在这里，我们报告的合成和表征的Fe-N-C薄膜生产的共溅射铁和碳在反应性氮气气氛中可移动的玻璃碳旋转盘电极（RDE）提示。扫描电子显微镜（SEM）测量表明，在高温下沉积的Fe-N-C薄膜比在高温下退火的薄膜更光滑。在薄Fe-N-C膜上测量的ORR活性对于两种高温样品都大于对于室温样品。从X射线光电子能谱学（XPS）数据的分析，膜暴露于高温导致碳与Fe-N-C膜的石墨化增加，以及石墨和氢化氮物质的相对量增加。总之，本研究的结果表明，一个薄膜模型系统的方法研究铂族金属催化剂的活性位点的可行性。
2019-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substrate temperature on the optoelectronic properties of DC magnetron sputtered copper oxide films
采用直流磁控溅射法在石英衬底上制备了氧化铜薄膜，研究了沉积温度对其光电性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、紫外-可见光谱和四探针薄层电阻测量分别表征了薄膜的表面形貌、结构、光学和电学性能。沉积在室温和200 - 300 °C下进行。XRD分析表明，氧化物主要为Cu $_2$ O，吸收光谱表明薄膜在300 nm附近有一个临界吸收边。随着沉积温度的升高，薄层电阻逐渐减小，从而增加这些薄膜的导电性。还观察到带隙从室温沉积的2.20 eV增加到300 °C下的2.35 eV。光学带隙和方块电阻随温度的变化表明，微结构在其行为中起着至关重要的作用。这些转换特性具有巨大的技术重要性，具有包括透明太阳能电池制造的各种应用。
2022-05-10 cond-mat.mtrl-sci
On the Structural and Optical Properties of Sputtered Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Films
本文主要研究了射频阴极溅射法制备的氢化非晶硅薄膜（a-Si：H）的光学和结构特性。我们分别研究薄膜沉积过程中的氢分压的影响，以及沉积后的热退火对层的主要光学特性，如折射率，光学带隙和Urbach能量的影响。使用掠射X射线反射测量技术，薄膜的结构特性检查后立即薄膜沉积以及表面氧化或退火后。我们表明，低氢压力允许层中的悬挂键饱和，而高剂量导致产生新的缺陷。我们还表明，在中等温度下的热退火提高了沉积层的结构质量。对于刚沉积后检查的膜，氢的作用出现在其密度的增加。对于那些在环境中短暂停留后进行分析的人来说，氢对他们的表面氧化起着保护作用。这种作用消失了很长一段时间留在周围。非晶硅;掠入射X射线;氢;光学性质;穿透深度;反射法;热退火;薄膜; PACS编号61.10.K - 61.43.D - 68.55.JK - 68.55.81.15.A
2002-08-30 cond-mat.mtrl-sci
High Entropy Alloy CrFeNiCoCu sputtered films
采用溅射法制备了CrFeCoNiCu高熵合金薄膜，对其结构进行了表征，并采用变温霍尔和塞贝克测量法测量了其电学性能。HEA膜显示出具有fcc结构的固溶体，以及具有宽度为15-30 nm的柱状晶粒的111织构，其延伸穿过膜厚度并具有非常多的孪晶。薄膜的剩余电阻率约为140 μΩcm，电阻率的温度依赖性类似于金属。电阻率温度系数（TCR）小（2 ppm/K）。霍尔系数为正，而塞贝克系数为负。这被解释为是由费米能级通过具有空穴和电子两者的带态的电子结构引起的，如能带结构计算所示。HEA结构在真空中退火时表现稳定，而在含氧气氛中退火会导致表面氧化并在表面上生长富Cr氧化物。这随后伴随着HEA固溶体的分层和膜的残余电阻的降低。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of In-Plane Magnetic Anisotropy In Sputtered FeTaN/TaN/FeTaN Sandwich Films
采用射频磁控溅射法制备了FeTaN/TaN/FeTaN三明治膜、FeTaN/TaN和TaN/FeTaN双层膜。采用角分辨磁共振环示踪法、VSM、XRD、TEM、AES和AFM对样品的磁性能、晶体结构、微观结构和表面形貌进行了表征。在FeTaN/TaN/FeTaN三明治结构中，观察到面内各向异性随中间层厚度的变化而发生的易-难轴转变和双轴各向异性的出现.这是归因于三种可能的机制，这是层间磁耦合，应力和界面粗糙度。层间耦合和应力各向异性可能是导致三明治结构易硬轴转变的主要原因。而静磁各向异性和界面各向异性可能是导致三明治结构双轴各向异性的主要原因，其中静磁各向异性占主导地位。
2003-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Unusual phase formation in reactively sputtered La-Co-O perovskite thin films
镧基钙钛矿是一类多用途的材料，其对于固体氧化物燃料电池和电催化水分解是有意义的。在制备La-Co基氧化物体系的组成分散材料库以发现新的催化材料的过程中，观察到一种不寻常的相形成现象：具有均匀组成和单相结构（La 2 O3或化学计量的La-钙钛矿）的区域形成，而不是预期的连续组成梯度。这种现象发生在反应共溅射过程中，并依赖于O2流量和衬底温度，从室温到700 ℃的研究，是独立的所使用的基板。它可以被描述为自组织生长，其中过量的过渡金属不能被并入生长的膜和形成的单相区域。据推测，由于La的高反应性和La 2 O3和La-钙钛矿的显著低的形成能量，基于La的氧化物膜的反应溅射沉积可以变成，关于膜生长，成部分CVD-样过程，这导致不寻常的自组织生长的单相区域。这种现象可用于探索多元钙钛矿薄膜库，其中La-钙钛矿的B-位点原子被系统地取代。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermal annealing of sputtered Nb3Sn and V3Si thin films for superconducting radio-frequency cavities
Nb_3Sn和V_3Si薄膜是下一代超导射频（SRF）谐振腔的理想材料。然而，溅射膜在沉积和后退火期间经常遭受化学计量和应变问题。在这项研究中，我们探讨了热退火的结构和化学效应，包括原位和溅射后，在Nb或Cu衬底上DC溅射的不同厚度的Nb 3Sn和V3 Si薄膜，从我们的初步研究[1]延伸。通过在950 °C下退火，我们成功地使具有化学计量和无应变晶粒的Nb衬底上的100 nm薄Nb 3Sn膜再结晶。对于2 μ m厚的膜，我们观察到应变的去除和晶粒尺寸随着温度的升高而略有增加。退火使V_3Si薄膜的结构从不稳定到稳定的相变，而我们观察到显着的Sn损失在2 μ m厚的Nb_3Sn薄膜高温退火后。我们观察到类似的Sn和Si的损失上的薄膜顶部的铜基板在退火过程中，可能是由于Cu-Sn和Cu-Si相的产生和随后的Sn和Si蒸发。这些结果鼓励我们改进我们的工艺以获得用于SRF的高质量溅射膜。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Optimization of reactively sputtered Mn3GaN films based on resistivity measurements
本研究提出以低温电阻率表征结构无序程度，指导优化反应磁控溅射 Mn3GaNx 薄膜的 N2 流量，所得薄膜电学性能和反铁磁相变晶格收缩与块体一致。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci
On the influence of annealing on the compositional and crystallographic properties of sputtered Li-Al-O thin films
本文通过材料库方法系统研究了退火温度和时间对溅射Li-Al-O薄膜成分分布与结晶行为的影响，发现550°C以上可形成结晶LiAlO2但会与Si衬底反应，而快速热退火能在保持均匀成分分布的同时实现LiAlO2结晶。
2024-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Influence of thickness on magnetic properties of RF-sputtered amorphous CoNbZr thin films
本文研究了厚度对射频溅射非晶Co$_{91}$Nb$_7$Zr$_2$薄膜磁性的影响，发现随厚度增加矫顽力等性能下降，并归因于Néel与Bloch型畴壁的转变。
2025-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin current generation from sputtered Y3Fe5O12 films
利用自旋抽运和自旋塞贝克效应研究了溅射钇铁石榴石（YIG）薄膜向相邻铂层的自旋电流注入。薄膜厚度为83和96纳米的轴上磁控射频溅射在室温下和随后的后退火制备。从铁磁共振线宽的频率依赖性，阻尼常数已被估计为$(7.0\pm1.0)\times 10^{-4}$。由自旋泵浦和自旋Seebeck效应产生的自旋电流的大小与液相外延制备的YIG膜的值具有相同的数量级。有效的自旋电流注入可以归因于良好的YIG| Pt界面，这是由大的自旋混合电导$(2.0\pm0.2)\times 10^{18}$ m $^{-2}$证实。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elemental distribution and oxygen deficiency of magnetron sputtered ITO films
用透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱学（XPS）研究了ITO和ITO-Si非界面的原子结构和组成。采用直流磁控溅射法在p型（100）Si单晶片上制备薄膜。经沉积和热处理的膜均由结晶ITO组成。ITO/Si界面的组成比较复杂。XPS分析表明，在ITO/Si界面处存在一薄层SiO $_x$，同时还存在In和Sn纳米团簇以及高氧缺陷区。高能量电子暴露在这个区域结晶的In纳米团簇，并在同一时间增加了SiO $_x$界面层的厚度。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of the growth of sputtered aluminum oxide films on organic and inorganic substrates
我们提出了一个技术上高度相关的栅极电介质和封装材料氧化铝在无机和有机异质结构的生长的比较研究。原子力显微镜的研究表明，在这些化学性质不同的基板上生长的氧化铝膜的表面形态具有很强的相似性。此外，从X射线反射率测量，我们提取的粗糙度指数β的氧化铝生长在两个基板上。通过用下面的有机膜的粗糙度重新归一化氧化铝粗糙度，我们发现与从氧化硅上的氧化铝获得的β（β= 0.38 \pm 0.02）很好地一致，表明在所采用的条件下两种衬底上的氧化铝生长的显著相似性。
2007-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrophysical characteristics of near-surface layers in p-Si crystals with sputtered Al films and subjected to elastic deformation
在p-Si晶体的（111）面上沉积Al膜，会引起晶体近表层的形变。提供的晶体应变是弹性的和单轴的，在近表面层中的缺陷的吸杂被观察到，这是确认的试样电阻的弹性应变大小的依赖性的变化。根据变形层与位错之间的相互作用能，计算了缺陷俘获的最大深度。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lateral Transport and Field-Effect Characteristics of Sputtered P-Type Chalcogenide Thin Films
研究p型薄膜硫族化合物的横向电输运对于评估其在场效应晶体管（FET）和相变存储器应用中的潜力具有重要意义。例如，在低温（<= 250 C）下具有溅射材料的p型FET可以在柔性电子或后段工艺（BEOL）硅兼容工艺中发挥作用。在这里，我们探索横向运输硫属化物薄膜（Sb 2 Te 3，Ge 2 Sb 2 Te 5，Ge 4 Sb 6 Te 7）和多层膜，霍尔测量（在<= 50 nm薄膜）和p型晶体管（在<= 5 nm的薄膜）。最高的霍尔迁移率测量Sb 2 Te 3/GeTe超晶格（~18 cm 2/V/s在室温下），超过2- 3倍高于其他薄膜。在Ge 2Sb 2 Te 5的PNP型FET中，我们实现了场效应迁移率高达~5.5 cm 2/V/s，电流开/关比~10000，是迄今为止Ge 2Sb 2 Te 5晶体管中最高的。我们还探索了流程优化（例如，AlOx覆盖层，用于光刻的显影剂的类型），并揭示它们朝着实现具有可接受的迁移率和开/关电流比的p型晶体管的权衡。我们的研究为基于p型硫属化物的电子器件的优化提供了重要的见解。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Study of residual stress in reactively sputtered epitaxial Si-doped GaN films
采用射频磁控反应共溅射法在$\textit{c}$ -蓝宝石衬底上生长了Si掺杂的GAN薄膜，在不同的N分压下，在Ar-N2生长气氛中生长了$_2$，并通过φ扫描确定了其外延特性。能量色散X射线光谱显示$\thicksim$ 2 at.% Si，但是N/Ga比随着N $_2$百分比从100%降低到10%而显著降低。高分辨率X射线衍射显示在30% -100%N $_2$下生长的膜中主要存在刃位错（$\thicksim$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$），在较低的N $_2$百分比下，刃位错降低到$\thicksim$ 5 × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$，在该百分比下，发现螺位错的密度增加并且获得与刃位错的密度相当的值。晶格参数（$\textit{a}$和$\textit{c}$）独立获得，以确定在膜中的应变的面内和面外分量，进行分析，推导出流体静力学和双轴应变的贡献。在100% N $_2$下生长的膜显示出由于过量/间隙氮而导致的大的微观应变和流体静力学应变，这两者都随着N $_2$百分比的初始降低而降低，但是由于Ar掺入而在低于30% N $_2$时再次增加。高于75%N $_2$生长的薄膜显示压缩双轴应力，这是由于可能的氮掺入到晶界和边缘位错的拉伸侧。在低于75%N $_2$生长的薄膜中双轴应力向拉伸特性的逆转被解释为在聚结过程中产生的面内拉伸应力的流…
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Pure phase BiFeO$_3$ thin films sputtered over Si: A new route towards high magnetization
采用射频磁控溅射法在（100）取向的Si衬底上生长了BiFeO $_3$（BFO）薄膜，并在无氧$_2$的低压Ar气氛下研究了薄膜的结构和磁性。单相BFO薄膜沉积在加热的基板和后退火原位。新的路线允许高沉积速率，并产生多晶BFO纯相，通过高分辨率X射线衍射证实。扫描电子显微镜和原子力显微镜显示非常低的表面粗糙度和平均粒径为33纳米。通过透射电子显微镜和线扫描能量色散X射线光谱仪在透射电子显微镜模式下确认BFO相和组成。通过X射线光电子能谱学分析的薄膜的表面化学揭示了Fe $^{3+}$和Fe $^{2+}$以2：1的比例存在，这强烈表明该膜含有氧空位。沿薄膜垂直和平行方向测量了具有室温高饱和磁化强度$\sim 165 \times 10^3$ A/m的磁滞铁磁行为。这种高的磁化强度，从这个新的路线，解释的范围内的氧空位，反铁磁摆线顺序的打破和增加自旋倾斜的表面/体积比的变化。理解多铁性薄膜的磁性行为是开发异质层状结构和多层器件的关键，并且在Si衬底上生产多铁性材料为开发可以直接集成到现有半导体和自旋电子技术中的材料开辟了新的可能性。
2018-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced ferrimagnetism in sputtered Mn$_{x}$CoGe thin films
在$0.8 \leq x \leq 2.5$范围内溅射Mn $_{x}$ CoGe薄膜的磁性能的调查发现亚铁磁秩序，不同于散装样品中报告的铁磁秩序。当在低于600 $^{\circ}$ C的温度下退火时，这些膜形成六方$_{2}$ In型结构。虽然居里温度的薄膜是可比的那些六方晶系块状MnCoGe，有一个减少的Mn $_{x}$ CoGe薄膜的磁化相对于块状MnCoGe，和磁化补偿点观察到的$x<1$样品。为了理解这种行为，我们用密度泛函理论（DFT）计算了MnCoGe中Mn反位缺陷的磁矩。从计算构建的模型表明，薄膜成为亚铁磁性由于存在Mn的Co和Ge网站。在$x<1$样品中，这些缺陷源于膜中的无序，而对于$x>1$，过量的Mn被驱动到反位上。平均场模型的磁化强度的温度依赖性提供了额外的证据亚铁磁性。我们的平均场和DFT模型提供了一个描述如何在薄膜缺陷与组合物的变化将过渡的磁行为从补偿（V型）到未补偿（Q型）亚铁磁体。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Radiative damping in wave guide based FMR measured via analysis of perpendicular standing spin waves in sputtered Permalloy films
利用矢量网络分析仪铁磁共振（VNA-FMR）测量了75 nm、120 nm和200 nm厚的坡莫合金薄膜中自旋波共振的阻尼$α$。样品和波导之间的电感耦合导致额外的辐射阻尼项。通过测量坡莫合金薄膜中的垂直自旋驻波（PSSW）来确定辐射对整体阻尼的贡献，并将结果与简单的分析模型进行比较。PSSW的阻尼可以完全由三个贡献来解释：固有阻尼、涡流阻尼和辐射阻尼。未观察到其他贡献。此外，还提出了一种确定单共振FMR测量中辐射阻尼的方法。
2015-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Post Annealing Crystallization behavior of RF Sputtered Yttrium Iron Garnet thin films on Si/SiO2 patterned substrates
The University of New Mexico（新墨西哥大学）；Center for High Tech Technology Materials (CHTM)（高技术材料中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究通过射频溅射在图案化Si/SiO2衬底上沉积YIG薄膜，并利用后退火实现再结晶，为悬浮器件制备提供可行路线。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Sputtered Spontaneously Nano-porous VO2-based Films via PTFE Self-Template: Localized Surface Plasmon Resonance Induced Robust Optical Performance for Solar Glazing Application
选用聚四氟乙烯（PTFE）作为自模板结构材料，采用反应磁控溅射和后退火工艺制备VO 2薄膜。自发随机纳米多孔结构的VO 2薄膜生长在石英玻璃上已故意建立通过自下而上的处理，通过这种新颖而简便的方法。基于局域表面等离子体共振（LSPR），纳米多孔VO 2薄膜表现出优异的光学性能，光透过率（Tlum）高达78.0%，太阳光调制能力（ΔTsol）为14.1%。同时，薄膜巧妙的微观结构在可见光中提供了多角度的反射功能，具有汽车挡风玻璃智能太阳能调制的潜力。纳米多孔薄膜的制备将热致变色VO 2的实际应用拓展到了一个全新的领域，突破了单层致密VO 2薄膜的光学性能极限，为制备均匀的纳米多孔结构薄膜提供了一种通用的方法。
2019-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Growth, strain and spin orbit torques in epitaxial NiMnSb films sputtered on GaAs
我们报告电流诱导的自旋扭矩在外延NiMnSb薄膜上的市售外延准备GaAs衬底。采用优化的工艺参数，从三个靶上共溅射生长了NiMnSb。将膜加工成微尺度条以进行电流诱导的自旋扭矩测量。磁动力学激发微波电流和沿杆的电压进行了测量，以分析电流感应扭矩的对称性。我们发现，提取的对称性的自旋力矩相匹配的预期从自旋轨道相互作用在一个四边形扭曲的半Heusler晶体。在所有表征的样品中均观察到类场和类阻尼转矩，并且电流引起的转矩的效率与铁磁金属/重金属双层的效率相当。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal evolution of nanocrystalline co-sputtered Ni-Zr alloy films: Structural, magnetic and MD simulation studies
利用自行研制的三枪直流/射频磁控溅射装置，采用共溅射法在室温下成功地制备了单相均匀的Ni 10 Zr 7纳米晶薄膜。该膜可以在合金中以长程晶体学和化学顺序产生，从而克服了广泛公认的玻璃形成Ni-Zr对非晶化的固有倾向。这些合金的结晶度是关于在诸如储氢、催化活性和核反应堆工程等应用中改进功效的期望特征。该结晶相的热稳定性，是至关重要的过渡到可行的应用程序，通过系统的合金膜在473 K，673 K和923 K的退火不同的持续时间进行了研究。虽然膜在473 K下是稳定的，但在673 K下退火的效果是产生偏析成纳米晶Ni（超顺磁性）和非晶Ni+Zr（非磁性）相。采用几种分析层状结构的有效方法，对退火前后的物理结构和磁结构进行了详细的分析，得到了一致的结果。极化中子和X射线反射计，掠入射X射线衍射，飞行时间二次离子质谱和X射线光电子能谱学被用来衡量在纳米尺度上的相分离。基于SQUID的磁强计被用来研究宏观磁性。用分子动力学计算对该体系进行模拟退火，结果与实验结果吻合较好。这项研究提供了一个全面的了解的创建和结晶Ni-Zr合金的热演化。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microstructures Diagram Of Magnetron Sputtered Aln Deposits : Amorphous And Nanostructured Films
为了获得均匀的纳米氮化铝薄膜，采用射频磁控反应溅射法在[001] Si衬底上制备了氮化铝薄膜。通过透射电子显微镜、能量色散X射线光谱和俄歇电子能谱对沉积物进行分析。研究了等离子体工作气压和射频功率对薄膜微观结构和化学成分的影响。系统分析的薄膜的横截面视图，使作者能够绘制微观结构/工艺参数图。根据沉积速率的降低，可将沉积层的显微组织分为四种类型。一种是众所周知的柱状微观结构。第二种是由间断的柱状物或纤维状颗粒组成。第三种是由纳米尺寸的颗粒（颗粒的尺寸范围从1.7到8 nm）制成。第四个也是最后一个微结构是无定形的。对“沉积形态-工艺参数”关系进行了评述。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strain-Tuned Magnetic Anisotropy in Sputtered Thulium Iron Garnet Ultrathin Films and TIG/Au/TIG Valve Structures
通过控制应变来定义亚铁磁绝缘体膜中的面内或面外易轴的磁各向异性，同时保持高质量的表面，对于自旋电子学和磁振子应用是期望的。我们研究的方法来调整非晶溅射的铥铁石榴石（TIG）薄膜的各向异性，从而定制其磁性能的厚度（7.5至60 nm），基板的选择（GGG和SGGG），和结晶过程。我们将形态和结构特性与生长后退火薄膜的磁各向异性关联起来。在600 °C下退火的30 nm厚的膜显示出有利于面内磁各向异性（IPMA）的压缩应变，而在800 °C以上退火的膜处于导致垂直磁各向异性（PMA）的拉伸应变下。空气退火的薄膜呈现出高度的结晶度和接近体值的磁化饱和度。这些结果导致三层TIG/Au/TIG的成功制造，与TIG层之间的耦合取决于Au的厚度。这些结果将有助于使用TIG来创建各种原位清洁的混合结构的基本界面交换的研究，并朝着复杂的设备的发展。此外，溅射技术是有利的，因为它可以容易地按比例放大用于工业应用。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unconventional Spin-Orbit Torques from Sputtered MoTe2 Films
该研究通过磁控溅射制备1T' MoTe₂/Py/MgO异质结构，观测到非常规自旋轨道矩，揭示了拉应变可降低材料对称性以增强该力矩，为低场调控面外磁化提供了新途径。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental and theoretical study of stable and metastable phases in sputtered CuInS${_2}$
黄铜矿型Cu（In，Ga）S ${_2}$由于在叠层太阳能电池中的潜在应用，近年来引起了人们的新的兴趣。在这方面的贡献，一个相结合的理论和实验方法，适用于研究稳定和亚稳相形成的CuInS ${_2}$（CIS）薄膜。从头计算进行，以获得形成能，X射线衍射图，和拉曼光谱的CIS多型体和相关化合物。多个CIS结构与锌的钙钛矿和纤锌矿衍生的晶格被确定和它们的XRD/拉曼光谱图显示包含重叠的功能，这可能会导致错误识别。采用二元靶溅射和高温硫化两步法制备了富铜到贫铜的薄膜。发现当用这种方法生长材料时，形成几种CIS多晶型物。在贫铜材料中，首次在溅射薄膜中观察到纤锌矿CIS以及黄铜矿CIS和CuAu有序CIS。一旦纤锌矿CIS相形成，就难以转化成稳定的黄铜矿多晶型物。CuIn ${_5}$ S ${_8}$和NaInS ${_2}$与CIS多晶型物一起被发现容纳过量的In。有人认为，亚稳态的多晶型物稳定的前体的非化学计量，因此严格的组成控制是必需的。
2022-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Low energy Ar$^{+}$ ion beam induced kinetic roughening of thin Pt films on a Si substrate
用8 keV的Ar $^{+}$离子以不同的离子剂量溅射在Si晶片上蒸发的30 nm的Pt薄膜。通过原子力显微镜（AFM）、高分辨扫描电子显微镜（HRSEM）和卢瑟福背散射光谱（RBS）监测改性溅射膜的演变。最有趣的观察是在金属表面形成丘状结构。形态学数据进行了定量分析的动态标度理论的框架内。不同剂量的高度-高度关联函数的分析产生在0.65 - 0.87范围内的粗糙度指数$α$，而均方根粗糙度幅度$w$随着剂量$ϕ$作为幂律$w\propto ϕ^β$而演变，生长指数$β$ $\approx $ 0.3。并对结果进行了讨论。
2002-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Work Function Mapping Across a-In2Se3 to α-In2Se3 to γ-InSe in RF-Sputtered Thin Films
Miami University（迈阿密大学）
本研究通过射频溅射制备硒化铟薄膜，利用开尔文探针力显微镜等手段，系统表征了从非晶到α-In2Se3再到γ-InSe相变过程中功函数的空间演变，为器件接触工程提供了关键参数。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Optical and mechanical properties of ion-beam-sputtered Nb$_2$O$_5$ and TiO$_2$-Nb$_2$O$_5$ thin films for gravitational-wave interferometers
与高反射镜涂层相关的布朗热噪声是包括引力波探测器在内的一些精密实验的基本限制。最近，全世界都在努力寻找具有改善的热噪声特性的反射镜涂层，这些反射镜涂层还满足严格的光学要求，例如低吸收和散射。我们报告的光学和机械性能的离子束溅射氧化铌和氧化钛-氧化铌薄膜，我们讨论了这种涂层在当前和未来的引力波探测器的应用。我们还报告了一个更新的直接涂层热噪声测量的高级LIGO和先进的处女座中使用的HR涂层。
2021-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
