螺旋线镀金薄膜磁控溅射设备的研制

本文详细介绍了用于螺旋线镀金薄膜的磁控溅射设备的研制过程。首先明确了该设备的研制难点,其次对设备的主要组成部分进行了详细的说明,针对设备的几个研制难点提出了解决方案,最后利用研制好的设备进行了膜厚均匀性分析实验。实验表明膜层均匀性良好,达到了预期要求,客户反馈良好。     

柔性温度传感器的加工及在纺织领域的应用

通过对柔性温度传感器常用的热敏材料、基底材料以及加工方法等进行分析总结,指出柔性温度传感器使用的热敏材料主要包括金属材料、碳基材料和聚合物材料,其中金属Ni相对于其他金属而言,具有较高的电阻温度系数和稳定的线性度;而聚酰亚胺由于其优异的耐热性和绝缘性成为使用最多的基底材料;MEMS技术结合磁控溅射技术和喷墨打印技术两种方法制作出的电阻薄膜具有较好的线性度和稳定性,成为制作电阻薄膜的主要方法。柔性温度传感器在纺织领域的应用主要是以纺织材料为基底和将传感器与织物集成一体这两种方式,而增加热敏电阻单元的抗弯折性能,提高测量的精准度和灵敏度是以织物为基底的柔性温度传感器迫切需要解决的问题。     

含氢类金刚石涂层在船用柴油机柱塞上的应用

利用磁控溅射和等离子增强化学气相沉积复合技术,以 Cr、WC、石墨为靶材,Ar和C₂H₂为工作气体,在船用低速柴油机柱塞上涂覆了过渡层依次为Cr、WC的含氢类金刚石涂层。结果表明:涂层晶体生长良好,结构连续致密,均未出现分层、开裂及剥离的现象;涂层相对光滑,大幅度提高了柱塞表面的纳米硬度与弹性模量,同时降低了在重柴油环境下的摩擦因数,长时间的台架试验后未涂覆涂层的柱塞表面出现非常明显的平行状沟槽磨痕,而且整体磨损比较严重,而涂覆涂层的柱塞表面磨痕非常窄且浅,数量较少,类金刚石涂层可以明显提高柱塞表面的耐磨损性能。     

磁控溅射离子镀金装饰膜的研究

采用磁控溅射离子镀技术在316不锈钢表面制备TiN层和Au层,TiN层的厚度分别为0.620μm、0.997μm和1.389μm,反应沉积时间分别为60min、100min和140min,Au层的厚度均为0.13μm左右。测试了镀金层的镀层表面形貌、色泽、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,镀膜的反应沉积时间不同时,镀层表面均较致密,中间层TiN层的厚度对颜色没有明显的影响,镀层的耐腐蚀性和耐摩擦性能良好。     

GLC/成分梯度CNx多层膜的微观结构和摩擦学性能

类金刚石碳膜通常内应力大、结合力低,而多层膜结构可提高结合力。 采用磁控溅射技术在 Si 基体上沉积不同 CNx 层厚度的 GLC/ 成分梯度 CNx 纳米多层膜。 通过扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、Raman 光谱仪、球盘式摩擦仪、纳米压痕仪等对多层膜的表面形貌、微观结构、力学以及摩擦性能进行分析。 结果表明:多层膜表面平整光滑,CNx 层厚度为 50 nm 的多层膜有明显的层状结构。 多层膜中存在石墨相而 CNx 以微晶或非晶存在。 薄膜的 sp3 键含量、结合力、硬度等均随 CNx 层厚度的增加先增加后减小。 CNx 层厚度对多层膜的大气环境摩擦因数影响很小,但显著降低其真空环境摩擦因数。 多层膜的硬度为( 15 ~ 17. 6) GPa,大气中的磨损率为 (1. 03~ 2. 33)×10^-16 m³N^-1m^-1 ,真空中为(2. 06~ 3. 34)×10^-16 m³N^-1m^-1 。 CNx 层厚度为 20 nm 的多层膜综合性能最佳。     

高熵合金AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7扩散阻挡层的制备与性能研究

目的 验证15 nm厚度AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7的势垒层热稳定性和扩散阻挡性能。方法 采用直流磁控溅射技术在n型Si(111)基片上真空溅射沉积15 nm的AlCrTaTiZrRu(3 nm)/(AlCrTaTiZrRu)N0.7 (12 nm)双层阻挡层，随后在双层AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7薄膜的顶部沉积50 nm厚的Cu膜，最终制得Cu/AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7/Si复合薄膜试样。将样品在真空退火炉中分别进行600~900 ℃高温退火30 min，以模拟最恶劣的应用环境。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、四探针电阻测试仪(FPP)以及原子力显微镜(AFM)对试样的表面形貌、物相组成、化学成分、方块电阻和粗糙度进行表征分析。结果 沉积态AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7薄膜呈现非晶结构，与Cu膜和Si衬底的结合良好。在800 ℃退火后，Cu/AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7/Si薄膜系统结构完整，膜层结构界面之间未出现分层现象，表面Cu颗粒团聚现象加剧，Si衬底和Cu膜表面未发现Cu-Si化合物生成，薄膜方阻保持在较低的0.070 ?/sq;900 ℃退火后，薄膜系统未出现层间分离和空洞现象，Cu膜表面形成孤立的大颗粒Cu-Si化合物，薄膜电阻率大幅上升。结论AlCrTaTiZrRu/(AlCrTaTiZrRu)N0.7双层结构在800 ℃退火后仍能有效抑制Cu与Si相互扩散，其非晶结构增强了Cu/HEA/HEAN0.7/Si体系的热稳定性和扩散阻挡性。     

氮氩气流量比对磁控溅射氮化钛薄膜微观结构的影响

采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了氮气流量(5、10、25、50 sccm)及氮氩气流量比(4∶1、3∶2、2∶3、1∶4)对磁控溅射TiN薄膜微观形貌和相组成的影响。结果显示,所得样品具有纳米级TiN薄膜的基本特征。当N2与Ar的总流量为5 sccm,而它们的流量比为4∶1时,可以制得品质较好的蓝紫色TiN薄膜。     

基于GDOES分析的磁控溅射制备钛膜工艺优化

采用辉光放电发射光谱(GDOES)测试分析方法研究了磁控溅射功率、工作气压、基片温度等工艺参数对钛膜厚度、密度、扩散层的影响。结果表明,在0.2 Pa工作气压条件下,在100～300 W范围内溅射功率与沉积速率呈近似线性关系;在溅射功率200 W条件下,工作气压在0.2～0.7 Pa范围内的沉积速率较为稳定,约为16 nm/min,而增大工作气压将显著降低钛膜密度,工作气压0.2 Pa对应的钛膜密度达到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa对应的钛膜密度仅为3.26 g/cm~3;基片温度显著影响了钛膜与钼基片之间的扩散层厚度,在溅射功率200 W、工作气压0.2 Pa条件下镀膜300 min,基片温度100℃下的扩散层厚度为487 nm,250℃下则达到814 nm。     

掺钨类金刚石膜的制备与性能研究

采用无灯丝长条离子源结合非平衡磁控溅射的方法，在不同基体上制备了面积较大、光滑、均匀的掺钨类金刚石（W-DLC）膜层，用SEM、Raman、XPS、XRD、硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机等手段分析和研究了膜层的形貌、结构及部分性能．结果表明：膜／基硬度高，W—DLC／Si为Hv0.02515=3577；膜／基结合力在45-75N之间；摩擦系数小，抗磨损性能良好．