溅射环境下薄膜沉积速率的影响因素

基于溅射沉积和薄膜生长原理，系统综述分析电场环境、气氛环境和工件空间位置及旋转方式对薄膜沉积速率的客观影响规律，旨在为产业界和学术界生产、研发各种纳米薄膜提供经验支持与工艺指导。     

CrAlN抗冲蚀涂层制备及性能研究

为提高钛合金材料抗冲蚀性能,利用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金上沉积CrAlN涂层,研究靶电流、偏压和气压对涂层结构及性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,金相显微镜对表面的大颗粒进行定量分析;显微硬度计测量膜层的维氏显微硬度;采用喷砂试验机对涂层的抗冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量涂层厚度和侵蚀坑的深度;X射线衍射仪表征涂层中的晶体结构。结果表明:靶电流从70A增大到110A,虽可提高涂层的沉积速率,但会导致涂层表面大颗粒增加,从而降低涂层的抗冲蚀性能;气压从1Pa增大至4Pa,可有效地减少涂层表面颗粒的尺寸及数量,但也会一定程度降低沉积速率及硬度;偏压对CrAlN涂层的结构及性能影响最大,偏压在-50V时涂层呈(200)择优取向,-100V涂层呈(111)择优取向,-200V时,涂层择优取向不明显;且随着偏压的增加,涂层的硬度及抗冲蚀性能增大,在高冲蚀角下,冲蚀的失效机理为脆性失效。结论:工艺参数中靶电流对表面质量的影响最大;涂层的生长取向与偏压密切相关;CrAlN涂层的表面质量及硬度直接影响其抗砂粒冲蚀性能,偏压对涂层抗冲蚀性能影响最大。最终优化的工艺参数为:靶电流90A、偏压-100V、气压4Pa。     

溅射靶材对TiAlN涂层形貌、结构和力学性能的影响

采用粉末冶金和真空熔炼方法制备了原子比为Ti50Al50的合金靶材,利用磁控溅射工艺在同一工艺参数下制备了TiAlN涂层,借助扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕和结合强度实验,研究了溅射靶材对TiAlN涂层的形貌、结构和力学性能的影响。结果表明:粉末靶材中Ti和Al以单质相存在,Ti镶嵌于Al基体周围,熔炼靶材中形成了TiAl和Ti3Al合金化片层组织;由于两种靶材在组织结构和导热性能上的不同导致其溅射产额、靶材温度和溅射金属离子能量等都出现了明显的差异;对涂层的影响表现为,相比于熔炼靶材涂层,粉末靶材涂层的沉积速率高44%,表面粗糙度低24%,涂层表面熔滴数目和尺寸较小;粉末靶材涂层呈现Ti2AlN相等轴晶生长方式,熔炼靶材涂层由于沉积温度较高表现为Ti2AlN相和TiN相,以等轴晶和柱状晶混合生长;相结构的不同导致涂层的硬度和结合强度出现差异,粉末靶材涂层硬度为25.69 GPa,结合强度属于HF-3,熔炼靶材涂层的硬度为28.22 GPa,结合强度属于HF-5。     

电沉积镍薄膜微观结构的动力学Monte Carlo模拟

采用动力学Monte Carlo方法模拟动力学控制条件下电沉积多晶镍薄膜的生长.研究了表面扩散对电镀薄膜微观结构的影响.模拟结果显示,溶液温度和沉积速率是2个非常重要的参数,它们能改变吸附原子的扩散能力,因而对薄膜的晶粒尺寸、相对密度、表面粗糙度等微观结构产生显著影响.此外,还得到该模式下薄膜的生长因子,大约为0.46.     

等离子体浸没式离子注入沉积技术及应用

等离子体浸没式离子注入沉积是近年来迅速发展的一种材料表面改性新技术,其基本原理是,作为靶的工件外表面全部浸没在低气压、高密度的均匀等离子体中,工件上施加频率为数百赫兹、数千至数万伏高压负脉冲偏压.它克服了传统方法所具有的薄膜沉积或离子注入存在方向性的固有缺陷,因此在复杂形状的三维工件表面改性工艺与技术上表现出无与伦比的优越性.该技术可以有多种工作模式,在离子注入前、注入期间或注入后进行原位清洗、刻蚀或薄膜沉积.作为应用实例,本文给出在复杂形状构件上合成均匀类金刚石或纳米金刚石薄膜的实验结果,最后指出等离子体浸没式离子注入沉积技术的发展趋势和工业化应用尚需解决的问题.     

Ta—10W溅射涂层性能与工艺关系的研究

本文利用 Ｒ·Ｆ溅射技术在炮钢基上沉积Ｔａ－１０Ｗ合金薄膜，运用 ＸＰＳ、ＸＲＤ和划痕等测试手段对薄膜的成份、晶体结构及附着力进行了全面的研究。结果表明： Ｒ·Ｆ溅射Ｔａ－１０Ｗ合金薄膜的Ｔａ·Ｗ相对含量比基本与靶相同。薄膜中氧含量随氩气压强的增加或对基片施加正偏压而增加．薄膜的附着力与 Ｔａ－１０Ｗ相结构有关，提高沉积温度对薄膜的附着有利。     

铝靶脉冲反应溅射沉积氧化铝薄膜中的迟滞回线的研究

采用脉冲磁控反应溅射工艺进行氧化铝薄膜的沉积实验,对该工艺过程中溅射电压和沉积速率与氧流量的“迟滞回线”现象进行了研究。通过给出靶面刻蚀区氧化层厚度与氧分压之间的关系,解释了薄膜沉积速率变化的原因。     

铝靶脉冲反应溅射沉积氧化铝薄膜中的迟滞回线的研究

采用脉冲磁控反应溅射工艺进行氧化铝薄膜的沉积实验 ,对该工艺过程中溅射电压和沉积速率与氧流量的“迟滞回线”现象进行了研究。通过给出靶面刻蚀区氧化层厚度与氧分压之间的关系 ,解释了薄膜沉积速率变化的原因。     

溅射沉积Cu膜生长的Monte Carlo模拟

在本文中,我们建立了一个较完整的基于动力学晶格蒙特卡罗方法的模拟薄膜生长的三维模型,利用该模型我们研究了溅射沉积条件下粒子的沉积角度、沉积速率以及入射能量对Cu膜生长的影响.模拟结果表明Cu膜表面粗糙度会随沉积角度和沉积速率的增大而增大,而相对密度随之减小.模拟的薄膜的三维形貌显示,在薄膜的表面存在着柱状结构,这与实验是相符的.     

多组分掺杂ZnO陶瓷薄膜的射频磁控溅射法制备及表征

采用传统陶瓷烧结工艺,制备了直径为50mm,厚度为3 mm的Bi2O3、Sb2O3、CO2O3、Cr2O3、MnO2掺杂的ZnO陶瓷靶,采用所制备的ZnO陶瓷靶和射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上成功制备出了ZnO陶瓷薄膜,并研究了溅射功率和退火温度对ZnO陶瓷薄膜的微观结构和表面形貌的影响.结果表明:随着溅射功率...