ZrOxNy薄膜的制备与低温电输运特性研究

针对于测温应用中对低温温度计的性能需求,为了获得灵敏度高和测温区间宽的氮氧化锆(ZrOxNy)电阻温度传感薄膜,系统研究了溅射气氛中O2流量对ZrOxNy薄膜结构和低温电输运行为的影响.采用射频反应磁控溅射工艺,通过精细调整溅射沉积过程中的O2流量在Al2O3基片上生长了系列ZrOxNy薄膜,测定了薄膜的晶体结构、形貌和低温电输运特性.结果 表明,随着O2流量(0-0.24×1.6667×10-8 m3/s)的增大,ZrOxNy薄膜由单晶ZrN(002)相转变为ZrN和ZrO2两相,低温电输运行为由半导体-超导向半导体-绝缘特性演变,电阻率在103-108μΩ·cm的范围内变化.薄膜的灵敏度和电阻温度系数的绝对值(|S|、| TCR|)均与生长气氛O2流量呈正相关,在0.24×1.6667×10-8 m3/s的O2流量下达到了较高的|S|和|TCR|.生长气氛中O2流量对薄膜低温电输运行为的显著影响为优化ZrOxNy低温温度计的性能提供了新的思路.