杨超
,
蒋百灵
,
冯林
,
郝娟
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00199
依据气体放电等离子体物理学知识,通过增加靶材的电流密度将靶面气体放电引入至辉光与弧光放电之间的辉弧放电过渡区.借助Ar+轰击靶面的碰撞动能和电子传输所产生的Joule热能,共同诱发靶面电子与原子克服表面逸出功的自发射.由此获得高密度、高离化和高能量的沉积粒子.实验分别在辉光放电区和辉弧过渡区各制备2组纯Ti薄膜.利用激光共聚焦显微镜(CLSM)对不同靶基距处的薄膜厚度进行测量,通过XRD,SEM, AFM和TEM对薄膜的微观结构进行观察,并使用涂层附着力划痕仪对薄膜的膜基结合力进行测试.实验结果表明:在辉弧放电过渡区内所沉积的纯Ti薄膜具有纳米尺度的晶粒、致密的组织、均匀的薄膜厚度、较快的沉积速率和优异的膜基结合强度.
关键词:
磁控溅射离子镀
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气体放电伏安特性
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热发射
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离化率
冯林
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蒋百灵
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杨超
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郝娟
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张彤晖
稀有金属
将靶材与真空腔之间的伏安特性引入正-反欧姆过渡区间,采用脉冲控制模式研究不同靶电流密度对镀层均匀性和膜/基结合强度的影响规律.实验发现,当靶面放电区电流密度(Id)由0.083 A/cm2增加至0.175 A/cm2时,靶电压随靶电流密度的增大呈线性增大关系,与之对应的镀层厚度差由7.984 μm增大至14.011 μm;但当Id由0.175 A/cm2增大至0.25 A/cm2时,靶电压随靶电流密度的增大呈线性减小关系,与之对应的镀层厚度差则由14.011 μm减小至10.077μm;而薄膜厚度减小率由97.38％ (Id=0.083 A/cm2)降低为89.491％ (Id=0.25 A/cm2);另外,在反欧姆区,膜/基结合强度随Id的增大而快速增大.以上结果表明:反欧姆环境下有利于改善镀层的均匀性和提高膜/基结合强度.
关键词:
磁控溅射离子镀
,
伏安特性
,
反欧姆区
,
离化率
郝娟
,
蒋百灵
,
杨超
,
冯林
,
张彤晖
稀有金属
采用脉冲控制模式将气体放电伏安特性由磁控溅射离子镀的“正欧姆”区间引入到“反欧姆”区间,并在不同靶电流密度下制备了TiN薄膜.研究了正反欧姆区间伏安特性对薄膜微观结构及性能的影响.结果表明:在靶电流密度(Itd)大于0.2 A·cm-2的反欧姆区间,薄膜具有良好的表面质量和致密程度;且薄膜的硬度和膜/基结合强度分别由正欧姆区间Itd为0.11A·cm-2的9.9 GPa、4.5N提升到反欧姆区间Itd为0.38 A·cm-2的25.8 GPa、18N.
关键词:
反欧姆区
,
靶电流密度
,
TiN薄膜
,
离化率
杨超
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蒋百灵
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郝娟
,
冯林
稀有金属材料与工程
针对溅射离子镀离化率低及多弧离子镀易产生微米级熔滴喷溅这一长期制约离子镀技术发展的难题,依据金属靶材内部电子在通过电阻值较大的组织缺陷处会导致该区域温度上升的焦耳热效应和金属表面高温下电子热发射等物理学现象,建立以离子碰撞和靶材热发射为脱靶机制的新型微弧离子镀技术.通过氩离子的轰击动能和金属靶材内电流的焦耳热效应共同促使靶面缺陷处温度迅速上升,增加了该区域内电子和原子的动能使其能够克服表面势垒从靶材表面大量逸出.等离子区内靶材原子和电子数量的增加提高了镀料粒子的碰撞离化率,且靶面未出现明显电弧避免了靶材表面的熔融喷溅,从而获得高离化率和高密度的镀料粒子.实验结果表明:微弧离子镀技术制备的TiN薄膜具有致密的结构、良好的表面质量、较高的显微硬度、较强的膜基结合力和良好的抗腐蚀性能.
关键词:
伏安特性
,
TiN薄膜
,
热发射
,
离化率
