Ni80Cr20合金薄膜制备影响因素的试验研究

利用直流磁控溅射的方法制备Ni80Cr20合金薄膜,以氩气流量、氩气工作压强、溅射功率作为三因素进行正交试验,在溅射时间相同的条件下分别测试了薄膜厚度、表面粗糙度、电阻率并进行了极差分析。分析结果表明:在一定范围内,氩气工作压强与溅射功率对薄膜厚度的影响较大;在氩气工作压强为3.0Pa时,薄膜厚度与溅射功率近似成正比关系;随着氩气流量的增大,Ni80Cr20薄膜厚度呈现先增大后减小的趋势;在氩气流量为50cm~3/min时,薄膜厚度达到最大值;各因素对薄膜表面粗糙度及电阻率影响不明显。     

热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明:热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。     

射频溅射工艺对WSx薄膜摩擦性能的影响

采用射频溅射法以3Cr13马氏体不锈钢为基片制备了硫化钨薄膜.通过物相分析和表面形貌观察,以及测定微区化学成分、结合力和摩擦因数,研究了溅射功率、工作压力和沉积时间等溅射工艺条件对薄膜摩擦性能的影响.结果表明通过射频溅射法可获得非晶态WSx薄膜,薄膜的S/W比一般小于2,并受溅射工艺影响较为明显,随溅射功率的升高逐渐降低,随溅射时间的延长明显升高.薄膜结合力受溅射工艺影响并不显著.通过射频溅射所获得薄膜的摩擦因数在一定范围内与其硫钨比成反比.     

溅射气压和衬底温度对Si1-xGex薄膜结构和光吸收性能的影响

采用射频磁控溅射法沉积了Si1-xGex薄膜,研究了溅射气压、衬底温度对薄膜结构、厚度、表面形貌、表面成分及光吸收性能的影响。结果表明:薄膜均为微晶结构且相组成不随溅射气压和衬底温度的改变而改变;随着溅射气压升高,薄膜结晶性能降低,升高衬底温度使其结晶性能提高;随气压或温度的升高,薄膜厚度均先增大后减小,在1.0Pa或400℃达到最大值;随温度的升高,薄膜表面团簇现象消失并变得平整致密,气压为8.0Pa时,表面有孔洞和沟道;随气压升高,薄膜中锗含量降低,光吸收强度减小,光学带隙增大;衬底温度的变化对光学带隙影响不大。     

磁控溅射法制备的五氧化二钒薄膜光电特性

利用射频磁控溅射方法,选取溅射时间为15,25,30和45min,在蓝宝石衬底上沉积了V2O5薄膜。研究了其他实验参量不变,溅射时间不同对薄膜结构、薄膜厚度、表面形貌、电学及光学性能的影响。实验结果表明,制备出的薄膜为单一组分的V2O5薄膜,其在(001)面有明显的择优取向。随着溅身时间的增加,结晶性能逐渐变强,晶粒尺寸也逐渐变大,而表面粗糙度值会逐渐降低;在晶体结构完整的基础上,随着溅射时间的增加,相变温度和经历的温度范围会逐渐增加,电学突变性能会降低。测试了薄膜在中红外波段的高低温透过率,结果显示:当膜厚为350nm,波长为5μm时,薄膜的透过率从25℃时的81%变为300℃的7%,变化幅度可达74%;所有薄膜相变前后透过率的比值均为9~13,表现出了非常突出的光学开关特性。     

基于离子束溅射Ta2O5薄膜的紫外吸收膜技术

为获得高性能紫外激光薄膜元件,急需研制紫外高反射吸收薄膜,实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术,通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta_2O_5薄膜的制备。以Ta_2O_5薄膜作为高折射率材料,设计了355nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了355nm的吸收薄膜,对于A=5%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,95.0%和4.9%;对于A=12%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,87.4%和12.5%。实验结果表明,采用离子束溅射沉积技术,可以实现不同吸收率的355nm高反射吸收薄膜的制备,对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

离子束溅射制备SiO2薄膜的折射率与应力调整

基于正交试验方法,系统研究了用离子束溅射法制备SiO2薄膜其折射率、应力与工艺参数(基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量)之间的关联性.使用分光光度计和椭圆偏振仪测量SiO2薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,利用全光谱反演计算法获得薄膜的折射率,通过测量基底镀膜前后的表面变形量得到SiO2薄膜的应力.实验结果表明,工艺参数对薄膜折射率影响权重从大到小依次为氧气流量、基板温度、离子束流和离子束压,前三者对折射率影响的可信概率分别为87.03％、71.98％和69.53％;对SiO2薄膜应力影响权重从大到小依次为基板温度、离子束压、氧气流量和离子束流,前三者对应力影响的可信概率分别为95.62％、48.49％和37.88％.得到的结果表明,制备低折射率SiO2薄膜应选择高氧气流量、低基板温度和低离子束流;制备低应力SiO2薄膜应选择低基板温度和高氧气流量.     

基于电射流沉积的TiO2薄膜制备及其摩擦特性研究

采用电射流沉积技术在316L不锈钢基体上沉积二氧化钛(TiO_2)薄膜,并对薄膜进行高温烧结处理;在无润滑条件下,对薄膜进行往复式摩擦磨损试验,研究了温度对薄膜晶相及形貌变化的影响及TiO_2薄膜的摩擦学性能。结果表明:在电射流沉积条件为电源电压3.8～4.1kV、高度4mm、流量4μl/min时,可以制得均匀的TiO_2薄膜;随着温度升高,TiO_2晶体结构逐渐由锐钛相转变为金红石相;TiO_2薄膜能有效提高316L不锈钢表面的减摩性能。     

靶功率对射频磁控溅射制备MoS_2-Sb_2O_3复合薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射技术制备MoS2-Sb2O3复合薄膜,研究靶功率对薄膜性能和结构的影响。利用XRD、XRF分析薄膜的成分和结构,用CSM薄膜综合性能仪测试薄膜的硬度及附着力,通过承载力试验测试薄膜的承载性能,使用真空球-盘摩擦试验机测试真空和大气下薄膜的摩擦因数及耐磨寿命。结果表明:使用射频磁控溅射制备的MoS2-Sb2O3复合薄膜具有准非晶结构,其薄膜结构和成分受沉积时的靶功率影响;MoS2-Sb2O3复合薄膜在真空下具有比大气下更稳定的摩擦学性能,更长的耐磨寿命;提高溅射原子能量能有效地提高MoS2-Sb2O3复合薄膜的承载性能,减少薄膜的内应力,提高薄膜的附着力,提高薄膜的耐磨寿命。     

阳极焊过渡层钠硼硅系玻璃薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在ZrO2陶瓷衬底上制备钠硼硅系玻璃薄膜,目的是以这层薄膜作为过渡层实现ZrO2精细陶瓷与单晶Si之间的阳极焊,通过XRD、EDS和SEM等测试手段对薄膜的物质结构和化学成分进行了多方面的分析,结果表明这种工艺是可行的.     

纳米硅-氧化硅薄膜的XPS测量

利用XPS能很好地分辨出硅基纳米硅-氧化硅膜层中的n-Si和n-SiO2。对Si2P峰进行的拟合处理，可计算出n-Si和n-SiO2的含量，其结果与RF-磁控溅射沉积薄膜中所用的复合靶Si和SiO2的面积比基本一致。     

陶瓷-玻璃-单晶硅的阳极键合工艺性研究

首先采用射频磁控溅射法在ZrO2陶瓷基体上沉积一层钠硼硅酸盐玻璃，并通过该钠硼硅酸盐玻璃薄膜作为中间层利用阳极键合方法实现了ZrO2陶瓷与单晶硅的间接连接。     

磁控溅射MoS2/Ni复合膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法制备了MoS2/Ni复合膜,同时对影响膜层性能的工艺参数进行了初步探讨,并对复合膜进行了成分与结构分析以及摩擦试验.结果表明:在本试验工艺参数(本底真空度为7.0×10-4 Pa,沉积气压为0.5 Pa,溅射功率为160 W,溅射氩气流量为80 cm3/s,靶基距为60 mm,基片温度为70℃)下制备的MoS2/Ni复合膜能够大大降低不锈钢等基底表面的摩擦因数,并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦因数和更小的摩擦因数波动值.     

真空退火对磁控溅射CuS-MoS2涂层润滑性能的影响

为提高MoS2润滑涂层承载力和抗湿性能,使用磁控溅射技术制备CuS掺杂MoS2复合涂层,并对制备涂层进行220、320和420℃真空退火处理,以发挥CuS与MoS2协同润滑作用。采用场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱分析涂层结构,通过洛氏硬度压痕试验、摩擦磨损试验和纳米压痕试验对涂层性能进行分析。实验结果表明:随CuS靶溅射功率提高,涂层中出现颗粒长大和CuS结晶化趋势,且CuS掺杂抑制了MoS 2形核长大,涂层膜-基结合力有所下降;真空退火处理后CuS-MoS2复合涂层表面发生分解,厚度明显降低,MoS2(002)相形核长大,摩擦学性能得到提升;320℃退火处理后涂层在常温和RH70%大气环境下获得最低平均摩擦因数0.08,纳米硬度达到5.64 GPa,并具有较好的耐磨损性能。研究认为由于CuS受热分解导致复合涂层结构和成分变化,生成了有利于发挥CuS与MoS2协同润滑效应的微晶相,使得涂层润滑性能得到明显提升。     

射频磁控溅射法制备二硫化钼薄膜

用射频磁控溅射法在GCr15钢表面制得了MoS2薄膜。通过扫描电镜、摩擦磨损以及划痕试验仪研究了工艺参数对薄膜形貌和性能的影响。结果表明:采用射频溅射法,在功率200W、工作气压3Pa、时间2h条件下制备的MoS2薄膜性能最佳;沉积过程中沉积原子从衬底表面获得足够的扩散能量时薄膜按层状模式生长,扩散能量不足时薄膜按层岛复合模式生长;MoS2薄膜摩擦因数低,具有优良的摩擦学特性。     

射频磁控反应溅射法制备Y2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法制备氧化钇(Y2O3)薄膜。系统研究了工艺参数对Y2O3薄膜沉积速率的影响规律,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析表征了薄膜的成分。结果表明,Y2O3薄膜的沉积速率随射频功率的增大而增大,在合适的溅射压强下沉积速率呈现极大值,O2/Ar气体流量比和衬底温度的影响不明显,对此从理论上进行了解释。制备的薄膜中Y和O元素的原子浓度基本符合Y2O3的化学计量比。     

溅射沉积MoS2薄膜中掺杂Ti对其结构与性能的影响研究

采用非平衡磁控溅射沉积技术制备纯MoS2和不同Ti掺杂量的MoS2-Ti复合薄膜。用SEM和XRD对薄膜的形貌和结构进行分析,用纳米划痕仪测试薄膜与基底间的附着力,用球-盘摩擦试验机评价薄膜在大气和真空环境中的摩擦学性能。研究结果表明:在溅射沉积MoS2薄膜过程中掺杂金属Ti,有效地阻断了MoS2疏松、多孔柱状晶的优势生长,从而生成组织结构致密、无定形态的薄膜,提高了其与基底间的附着力。掺Ti复合薄膜在大气和真空环境中的摩擦学性能都得到显著改善,真空环境中10%Ti含量的薄膜耐磨寿命最长,是纯MoS2膜的37倍,大气环境中20%Ti含量的薄膜耐磨寿命最长,是纯MoS2膜的67倍。     

沉积温度对非平衡磁控溅射MoS2-Ti复合薄膜的结构与性能影响研究

采用非平衡磁控溅射沉积技术制备MoS2-Ti复合薄膜,研究了沉积温度对薄膜的结构和性能的影响。利用SEM、XRF和XRD分析薄膜的形貌、成分和晶相结构,用CSEM薄膜综合性能测试仪测试薄膜的硬度和与基底间的附着力,用球-盘摩擦试验机和真空环模系统评价薄膜的真空摩擦磨损性能。结果表明:沉积温度升高薄膜中S和Mo原子比从1.72升高至1.76,Ti质量分数从8.2%降低至6.7%,薄膜从明显的(002)基面优势取向向多晶态转变,晶粒尺寸变大,棱面膜含量增多;薄膜的硬度、与基底间的附着力都随沉积温度的升高而降低,沉积温度为200℃时薄膜性能降低明显,硬度从4GPa降至2GPa,薄膜与基底间附着力从80mN以上降至35mN;薄膜在真空环境中的减摩作用不受沉积温度影响,摩擦因数平均值为0.02,波动范围为0.01～0.04,薄膜耐磨寿命随沉积温度升高而降低,50℃和100℃薄膜耐磨寿命相差不多,200℃薄膜样品耐磨寿命很差,是50℃和100℃薄膜样品的1/8～1/7。