基板表面粗糙度对电阻薄膜微观形貌及电学性能的影响

不同表面粗糙度的基板显著影响其溅射膜层的微观形貌、电阻以及残余应力,同时其本身的制备成本也相差甚远。选择表面粗糙度适合的基板,能够在保证产品性能良好、可靠性高的同时,兼顾生产成本的有效调控。基于实际生产考量,通过磁控溅射工艺制备两种Ti、TaN功能薄膜,系统性评估了表面粗糙度大范围梯度（R_a=20—1000 nm）变化的氧化铝基板对溅射膜层的影响,包括镀膜前后表面粗糙度、室温电阻率以及电阻温度系数（TCR）。结果表明：当基板表面粗糙度R_a<350 nm,镀膜后R_a无显著变化;当R_a>350 nm,随着基板R_a增加其镀膜后R_a显著降低;不同于R_a,镀膜后功能薄膜层R_z明显低于基板值;Ti、TaN薄膜电阻率,随基板R_a的增加而增大;TaN功能薄膜TCR随基板R_a值的增加先增大后减小,负偏明显并保持在-500×10^-6—-550×10^-6 ℃^-1 区间。     

衬底温度对直流磁控溅射沉积AlN薄膜组织结构的影响

采用直流反应磁控溅射法在不同衬底温度(20～490 ℃)下沉积了AlN薄膜, 用XRD分析了薄膜的择优取向, 用高分辨场发射扫描电镜来表征了薄膜的表面型貌。实验结果表明, 当衬底处在20 ℃冷却的样品台沉积AlN时其上没有晶态的薄膜生成; 衬底处于等离子体自加热时, 薄膜具有混合的取向; 随着温度的升高, 薄膜的(002)晶面择优取向度逐渐增大, 薄膜的结晶度越来越高, 同时更加致密化。当温度到达 400 ℃时, (002)晶面取向度达到最大。温度达到490 ℃时, 薄膜再度出现了明显的(100), (101)晶面的衍射峰。     

磨具磨削时被加工表面微观形貌的研究

用近似旋转椭圆体单一磨削微粒切削被加工表面的模拟方法,展示微观切削过程中,被磨削表面的参数变化规律,确定磨削加工过程中磨具材料单位体积中磨削微粒数量Z、磨削微粒前面切削刃面积、切屑厚度的计算方法;提出切削中材料分离过程和变形过程所在变形区厚度的定义。     

氩氧比例对Al2O3薄膜结构及性能的影响

以纯铝为靶材,在不同氩氧比例下,采用直流反应磁控溅射方法制备Al2O3薄膜.利用X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和精密阻抗分析等方法检测薄膜的组织结构、化学成分和介电性能.结果表明,在250℃的低温条件下,不同氩氧比例的Al2O3薄膜都为非晶结构.随着氧分量的增加,Al2O3薄膜的表面由平滑致密变得粗糙,化学计量失配度增大.在氧分量较小的气氛下,Al2O3薄膜均匀致密,化学计量失配度较小,Al/O原子比接近2/3.随着氩氧比的增大,Al2O3薄膜的介电常数减小和介电损耗增大,当氩氧比为3:1时,Al2O3薄膜的介电常数较大(ε=7.9～10.3),介电损耗较小(tanδ<0.2),薄膜的介电性能相对较好.     

机械功能硬质薄膜的研究及应用

广州有色金属研究院研究开发出二元氮化物、多元多层膜和本征超硬膜等多种类型的机械功能硬质薄膜,文中对其研发的膜层及其性能和应用进行了归纳和总结.     

预热对喷吹煤比表面积及微观形貌的影响

在全自动比表面积和孔径分析仪上进行了不同预热温度下潞安喷吹煤粉的比表面积及孔体积分布试验,并通过电子显微镜观察同一预热温度下潞安喷吹煤粉的表面形态,以研究预热对潞安喷吹煤粉的比表面积及微观结构的影响.研究结果表明,随着预热温度的升高,潞安喷吹煤粉的比表面积增大,有利于煤粉在高炉内的燃烧.     

甲烷浓度对金刚石膜表面形貌及其热导率的影响

以甲烷为碳源气体，用直流等离子射流法制备了金刚石膜，研究了不同甲烷浓度对金刚石膜的表面形貌和热导率的影响。结果表明，在甲烷浓度φ（CH4）为1．5％时，可以获得较高热导率的金刚石膜。     

辅助加工中切削刃微观几何形貌的FEM仿真识别研究

针对工艺策略辅助加工技术,介绍了在加工后,切削刀具正好用作机械表面改性的工具。设计一种在辅助加工过程中能够承受载荷谱并诱导最佳表面层状态的刀尖微观几何形貌的方法,研究了表面层中产生的晶粒细化和在切削刀具上的热机械负载,可以通过对产生的表面层进行建模及有限元模拟分析来解决。此方法可应用到金属部件的工业生产中,特别是在制造高性能部件,有着改善疲劳强度、耐磨性和摩擦学性能的特点。通过测试证明,基于模拟仿真分析的方法,可以对加工工艺有更深入的研究,从而进一步优化表面(例如晶粒细化)。     

生长条件对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石（001）衬底上沉积ZnO薄膜,研究衬底温度、激光能量和氧气压力对样品结构和表面形貌以及光致发光的影响.X射线衍射（XRD）表明,在沉积温度范围内（600～900℃）所有样品都具有c轴高度择优取向.扫描电镜（SEM）的测试结果表明,激光能量和氧气压力对薄膜表面形貌的影响显著.在所有样品的室温光致发光谱（PL）均观察到单一 的380nm紫外光发射,深能级发射被强烈抑制.     

中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究

氮化铝薄膜在力学、光学、声学等领域有着广泛的应用前景.研究沉积条件对氮化铝薄膜的结构、性能的影响具有重要意义. 采用纯铝溅射靶、在不同的N2流量比率条件下,采用中频脉冲磁控溅射在Si(001)衬底上制备出氮化铝薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、椭偏仪研究了N2流量比率对氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率的影响.研究结果表明,氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率与N2流量比率有明显的关系,当固定其它沉积条件时,改变N2流量比率会改变薄膜的沉积速率,当沉积速率发生突变时,薄膜的折射率、微观结构、表面形貌也发生相应的变化. 在实验结果的基础上结合反应沉积的表面动力学因素分析了反应气体中N2流量比率对氮化铝薄膜的表面形貌、微观结构、厚度和折射率的影响原因.     

磁控溅射制备铝、钛掺杂钽氮化合物薄膜的微观结构与电学性能研究

采用反应射频磁控溅射法,在Al₂O₃陶瓷基片上通过共溅射的方式成功制备了Al-TaN和Ti-TaN薄膜,并通过调节Al和Ti靶的溅射功率以实现了掺杂,研究了掺杂元素变化对薄膜微观结构和电学性能的影响。结果显示,随着掺杂元素Al和Ti的增加,TaN薄膜的粗糙度逐渐增大,晶体结构逐渐向非晶转变;Al元素掺杂时,当Al靶掺杂功率由0 W升至70 W,薄膜电阻率由0.88 mΩ?cm增至82.72 mΩ?cm;Ti元素掺杂时,当Ti靶掺杂功率由0 W升至70 W,电阻率由1.03 mΩ?cm降至0.32 mΩ?cm。此时,随着Al和Ti靶材掺杂功率由0 W升至70 W,薄膜的TCR值分别从-1 313×10^-6 ℃^-1逐渐负偏至-3 831×10^-6 ℃^-1和从-1 322×10^-6 ℃^-1正偏至-404×10^-6 ℃^-1。该研究为溅射制备掺杂TaN薄膜提供了深刻的理论和实验基础。     

氮气流量、基体温度对反应溅射(Ti,Al)N成膜影响

采用反应直流磁控溅射的方法，通过控制基体温度和N2／Ar流量比，在WC-6％Co基体表面上成功地制备了(Ti，Al)N薄膜。用AFM、XRD、显微硬度测试仪对薄膜的显微形貌、成分、显微硬度进行了测试。结果表明，在N2／Ar流量比较低时薄膜存在明显的(Ti，Al)N的(111)织构，随着N2／Ar流量比的增大，这种(111)织构逐渐变弱，薄膜显微形貌发生较明显的变化，显微硬度也随之变化；N2／Ar流量比超过某一门槛值时不能生成(Ti，Al)N；在一定范围内(250～400℃)，温度对薄膜质量的影响不是很明显。     

氮分压对Ti_(0.33)Al_(0.67)N陶瓷膜层形貌与性能的影响

应用多弧离子镀技术在不同的氮气分压条件下制备Ti_(0.33)Al_(0.67)N陶瓷膜层,分析氮气分压对膜层形貌的影响和对膜层厚度、结合力及显微硬度等性能的影响。结果表明,氮气分压参数设计范围内存在一个最佳值,可以获得膜层最优性能。     

衬底类型对ZnO薄膜应用在太阳能电池上的影响

采用射频磁控溅射技术在硅衬底和石英玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,研究了不同衬底对AZO薄膜的结构、形貌、电学和光学性质的影响.结果表明:硅衬底上沉积的AZO薄膜具有更好的结晶质量;同时,硅衬底上AZO薄膜电阻率和载流子浓度较玻璃衬底上的性能提高10倍以上,其霍尔迁移率提高约17倍左右,硅衬底上AZO薄膜...     

氮化碳薄膜的红外光谱(FTIR)特性分析

对采用磁控溅射法制备的氮化碳(CN_x)薄膜进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)的测量与特性分析。结果表明,薄膜中含有C-N键、C==N键以及C-N键, 但样品中碳氮键总体数量偏少, N含量偏低, N/C比偏低。改变制备工艺条件, 薄膜中原子的化学结合状况会发生相应的变化。     

B-C-N薄膜的制备及其红外光谱表征

采用射频磁控溅射方法,以石墨和六方氮化硼(h-BN)为复合靶,在氩气和氮气的氛围中,在室温和673 K的条件下,分别改变N2流量,沉积BCN薄膜.经傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,在1000~1800 cm-1和2200 cm-1处分别出现了C=N键和弱的C≡N键的特征吸收峰,表明沉积的薄膜组分当中,少量碳原子与氮原子结合.而分别溅射石墨和h-BN靶,红外光谱分析显示1100 cm-1处不是B-C键.说明采用射频磁控溅射方法得到的薄膜倾向于相分离.     

中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究

氮化铝薄膜在力学、光学、声学等领域有着广泛的应用前景.研究沉积条件对氮化铝薄膜的结构、性能的影响具有重要意义.采用纯铝溅射靶、在不同的N2流量比率条件下,采用中频脉冲磁控溅射在Si(001)衬底上制备出氮化铝薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、椭偏仪研究了N2流量比率对氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率的影响.研究结果表明,氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率与N2流量比率有明显的关系,当固定其它沉积条件时,改变N2流量比率会改变薄膜的沉积速率,当沉积速率发生突变时,薄膜的折射率、微观结构、表面形貌也发生相应的变化.在实验结果的基础上结合反应沉积的表面动力学因素分析了反应气体中N2流量比率对氮化铝薄膜的表面形貌、微观结构、厚度和折射率的影响原因.     

纳米锗颗粒膜的结构与拉曼散射

用直流磁控溅射方法制备的纳米Ge颗粒膜．通过XRD表征和LRS谱分析，发现沉积态颗粒膜主要为无定形态的Ge团簇，同时在溅射沉积过程中有少量Ge被氧化成非晶态的GeO．颗粒膜经过真空退火处理，形成纳米级的Ge晶和GeO晶体．退火态的膜层结构比沉积态的疏松．对于薄膜纳米颗粒的结构，提出Core—Shell结构模型。解释了Raman散射谱中新出现的150cm^-1和215cm^-1的Raman散射峰．