ZrO_(x)N_(y)薄膜的制备与低温电输运特性研究

作     者：孙晓敏 柏欣博 陈赋聪 黄荣进 王维 袁洁 金魁 李来风 Sun Xiaomin;Bai Xinbo;Chen Fucong;Huang Rongjin;Wang Wei;Yuan Jie;Jin Kui;Li Laifeng

作者机构：中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学物理科学学院北京100049 松山湖材料实验室东莞523808 

出 版 物：《低温工程》 (Cryogenics)

年 卷 期：2022年第1期

页      面：31-35页

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：中国科学院战略性先导研究计划(B)项目(XDB25000000) 广东省重点领域研究发展计划(2020B0101340002) 国家自然科学基金(52071223) 广东省基础与应用基础研究基金(2020B1515120084) 

主　　题：氮氧化锆薄膜 低温电输运 电阻温度系数 

摘      要：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(ZrO_(x)N_(y))电阻温度传感薄膜,系统研究了溅射气氛中O_(2)流量对ZrO_(x)N_(y)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O_(2)流量在Al_(2)O_(3)基片上生长了系列ZrO_(x)N_(y)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O_(2)流量(0—0.24×1.6667×10^(-8)m^(3)/s)的增大,ZrO_(x)N_(y)薄膜由单晶ZrN(002)相转变为ZrN和ZrO_(2)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10^(3)—10^(8)μΩ·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O_(2)流量呈正相关,在0.24×1.6667×10^(-8)m^(3)/s的O_(2)流量下达到了较高的|S|和|TCR|。生长气氛中O_(2)流量对薄膜低温电输运行为的显著影响为优化ZrO_(x)N_(y)低温温度计的性能提供了新的思路。