清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在薄膜制備與應(yīng)用領(lǐng)域取得進(jìn)展

在信息技術(shù)、航空、航天等高科技領(lǐng)域的快速發(fā)展推動(dòng)下，高性能薄膜材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在傳感器、太陽能電池、微電子設(shè)備等領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在薄膜生長過程中，表面溫度是直接影響薄膜生長模式、沉積速率和最終質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。然而，現(xiàn)有的基底溫度測量方法存在空間分辨率低、測量誤差大等不足，難以準(zhǔn)確反映薄膜生長表面的真實(shí)溫度狀況。此外，生長表面與基底之間的顯著溫度梯度表明，基底溫度無法完全代表薄膜生長的真實(shí)情況。因此，開發(fā)能夠精確測量薄膜生長表面瞬態(tài)溫度的新技術(shù)尤為重要，這不僅有助于提升薄膜的質(zhì)量，還能加深對薄膜生長動(dòng)力學(xué)的理解。 ,<^tsCI  
清華大學(xué)機(jī)械系王玉明院士、王子羲副研究員課題組與大連交通大學(xué)丁萬昱教授課題組合作，使用NiCr/NiSi薄膜熱電偶測量分析磁控濺射薄膜生長的表面溫度梯度，該工作填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)空白，為后續(xù)的機(jī)理研究和應(yīng)用開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果以“利用NiCr/NiSi薄膜熱電偶對磁控濺射薄膜生長進(jìn)行表面溫度梯度的測量與分析”（Measurement and analysis of surface temperature gradients on magnetron sputtered thin film growth studied using NiCr/NiSi thin film thermocouples）為題，于10月10日作為封面論文發(fā)表于《微尺度》（Small）。 W[1f]w3  
該研究通過設(shè)計(jì)和應(yīng)用NiCr/NiSi薄膜熱電偶，建立了一種新的測量系統(tǒng)，以精確捕捉薄膜生長過程中表面溫度的微小變化，進(jìn)而優(yōu)化薄膜制備工藝，提升薄膜性能，為薄膜技術(shù)的發(fā)展提供重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。 7{kpx$:_  
研究人員在設(shè)計(jì)的NiCr/NiSi薄膜熱電偶結(jié)構(gòu)上選擇了100μm的超薄玻璃基底，制備了用于測量TiO2薄膜生長表面溫度梯度的三層NiCr/NiSi薄膜熱電偶溫度測量系統(tǒng)（圖1）。此外，在0.83W/cm2的濺射功率密度下沉積TiO2薄膜并測量了其生長表面和基底的溫度。結(jié)果表明：當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，第一層和第二層之間的溫度差為104.79℃，第二層和第三層之間的溫度差為39.92℃（圖2）。這與模型相符，符合熱傳導(dǎo)的基本規(guī)律。 8Y{}p[UFT