电弧离子镀与中频磁控溅射复合制备TiAlN薄膜

采用Ti靶电弧离子镀与Al靶中频磁控溅射相结合的复合工艺,分别在单晶硅抛光面和高速钢抛光面两种基体上成功地制备了TiAlN薄膜样品.电子扫描电镜(SEM)、能谱和X射线衍射(XRD)分析结果表明:此复合工艺下制备的TiAlN薄膜比TiN薄膜表面液滴尺寸更小,针状孔洞基本消除,组织更为致密均匀.TiAlN薄膜的含Al量为0.86 %(原子百分比)左右,Ti与N的含量比(原子百分比)大致为1:1,Al原子的加入使TiN结晶结构发生畸变,晶格常数变小.TiAlN薄膜的硬度比TiN薄膜的硬度,提高30 %左右.     

电弧离子镀与中频磁控溅射复合制备TiAlN薄膜的研究

采用Ti靶电弧离子镀与Al靶中频磁控溅射相结合的复合工艺,分别在单晶硅抛光面和高速钢抛光面两种基体上成功地制备了TiAlN薄膜样品。扫描电镜、能谱和X射线衍射分析结果表明,此复合工艺下制备的TiAlN薄膜比TiN薄膜表面液滴尺寸更小,针状孔洞基本消除,组织更为致密均匀。TiAlN薄膜的Al含量(摩尔分数)为0.86%左右,x(Ti)%∶x(N)%约为1∶1,Al的加入使TiN结晶结构发生畸变,晶格常数变小。TiAlN薄膜的硬度比TiN薄膜的硬度有较大的提高,提高了30%左右。     

复合工艺制备TiAlN薄膜及其高温抗氧化性能研究

采用Ti靶电弧离子镀与Al靶中频磁控溅射相结合的复合工艺,通过调节Al靶电流,在不锈钢基体上制备了TiN薄膜和TiAlN薄膜样品,并在热处理炉内对薄膜进行高温抗氧化试验,分析了薄膜氧化前后的表面形貌、断口形貌及显微硬度.结果表明:TiAlN薄膜氧化前和氧化后的硬度均随着铝靶磁控溅射电流的增强、铝含量的提高而增加;TiAlN薄膜的高温稳定性明显优于TiN薄膜;TiAlN薄膜经800℃氧化后发生膨胀而变得疏松,内部发生了柱状晶化,致密性下降.     

钢表面纳米TiAlN薄膜的结构表征与性能研究

目的在GCr15轴承钢和W18Cr4V高速钢基体上制备硬质耐磨的纳米TiAlN薄膜,以此来提高GCr15和W18Cr4V钢的使用寿命。方法采用直流反应磁控溅射的方法,以氩气为工作气体,氮气为反应气体,采用反复试验并优化后的一组参数,在两种常用的钢基体上制备高质量的耐磨薄膜。通过XRF、XRD、AFM和SEM研究了薄膜的元素含量、表面形貌和物相组成等结构特点,借助销盘式摩擦磨损试验机研究了薄膜的摩擦磨损性能。结果两组钢基体上薄膜的化学成分接近,Ti和Al元素的原子数分数之比为1:1,薄膜主要由AlN、TiN和TiAlN相组成,且在(111)方向具有择优生长取向,薄膜的平均晶粒尺寸分别为24.15 nm和28.32 nm;薄膜呈现岛状生长,表面的平均粗糙度为15.8 nm和17.6 nm,硬度值不足2500HV,摩擦系数分别为0.5和0.4,薄膜的磨损量分别为89μg和56μg。结论薄膜结构由硬质陶瓷相组成,平均晶粒尺寸较小,薄膜的摩擦系数稳定,磨损量较小,耐磨效果较好。     

BCN薄膜的结构及性能

采用直流磁控溅射法制备了B-C-N薄膜.通过改变基体偏压,研究其对薄膜的成分、结构和力学性能的影响.X射线光电子谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验结果表明薄膜中存在着B-C,B-N,C-C和C-N键,说明薄膜中B,C,N 3种元素达到了原子级化合.随基体偏压增大,薄膜无序化程度增强.纳米硬度测试结果表明,随着基体偏压的增,纳米硬度和弹性模量不断增加.     

多元超硬膜TiAlN的制备及其组织性能研究

采用空心阴极离子镀方法,分别以Ｔｉ＋ Ａｌ％ 和ＴＣ４作为蒸发材料,在高速钢表面沉积ＴｉＡｌＮ多元超硬膜。结果表明,该镀膜工艺可行,制备出的ＴｉＡｌＮ膜层性能优异,即硬度高、膜层与基体之间结合良好。文中还对膜层的微观组织结构进行了分析。     

中频磁控溅射钛酸锶钡薄膜的结构及性能

用中频磁控溅射制备了钛酸锶钡Ba0.6Sr0．4TiO3（简称MF-BST）薄膜，并对该薄膜进行原位晶化。XPS表明，MF-BST薄膜的表面成分Ba0.58Sr0.42Ti1.01P2.95和膜体成分Ba0.6Sr0.4TiO3接近，主要由钙钛矿结构的BST组成。AFM表明，MF-BST薄膜的表面光滑致密。XRD表明，MF-BST薄膜晶化完全，呈（111）择优。XTEM观察及XPS刻蚀表明MF-BST／Pt界面过渡层约2nm厚，含少量的TkPtyOz。MF-BST薄膜电容器具有高达1200的介电常数及低达10^-9A／cm^2的漏电流密度。同时，该薄膜的结构及介电性能与射频磁控溅射及非原位晶化的Ba0.6Sr0．4TiO3（简称RF-BST）薄膜进行了比较。     

中频磁控溅射钛酸锶钡薄膜的结构及性能

用中频磁控溅射制备了钛酸锶钡Ba0.6Sr0.4TiO3(简称MF-BST)薄膜,并对该薄膜进行原位晶化.XPS表明,MF-BST薄膜的表面成分Ba0.58Sr0.42Ti1.01O2.95和膜体成分Ba0.6Sr0.4TiO3接近,主要由钙钛矿结构的BST组成.AFM表明,MF-BST薄膜的表面光滑致密.XRD表明,MF-BST薄膜晶化完全,呈(111)择优.XTEM观察及XPS刻蚀表明MF-BST/Pt界面过渡层约2nm厚,含少量的TixPtyOz.MF-BST薄膜电容器具有高达1200的介电常数及低达10-9A/cm2的漏电流密度.同时,该薄膜的结构及介电性能与射频磁控溅射及非原位晶化的Ba0.6Sr0.4TiO3(简称RF-BST)薄膜进行了比较.     

磁控溅射制备Mo薄膜的优化工艺和组织及性能研究

基于正交试验设计,采用射频磁控溅射技术在不同工艺条件下制备了一系列纯金属Mo薄膜。以薄膜的纳米硬度和结合强度为评价指标,考察分析了溅射靶功率、基片温度、氩气流量和真空度4个工艺参数对溅射Mo薄膜综合力学性能和组织结构的影响规律及机理。结果表明,所制备的多种Mo薄膜均为立方多晶结构,并在(110)和(220)晶面择优生长。薄膜由细小的"树枝"状颗粒随机堆叠而成,表面呈压应力状态。综合考虑薄膜的沉积质量和沉积效率,提出磁控溅射制备Mo薄膜的较佳工艺参数为Mo靶功率100 W,沉积温度120℃,氩气流量90 cm3/min,真空度0.2 Pa。采用优化工艺制备的Mo薄膜具有良好的结晶状态和均匀致密的组织结构,纳米硬度为7.269 GPa,结合强度高达33.8 N。     

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。     

磁控溅射沉积钌薄膜的微观结构及生长过程

采用射频磁控溅射,通过改变基底温度、溅射时间、基底形貌,制备不同参数的钌薄膜。结果表明,该工艺制备的钌薄膜均没有明显的择优取向。随着溅射温度的升高,薄膜的致密性不断提高,表面由平整向起伏型结构转变,晶粒尺寸出现先增大后减小的趋势。随着溅射时间的增加,晶粒尺寸小幅增加,晶粒由圆形状演变为致密的长条状。在表面形貌较平坦的基底上更易获得光滑而致密的钌薄膜。在此基础上,研究并讨论了不同基底形貌上钌薄膜的生长方式。     

磁控溅射法制备硅钼薄膜及其性能表征

用射频磁控溅射法在硅基底上成功制备出具有低电阻率的单一四方相二硅化钼薄膜，并通过X射线衍射仪、原子力显微镜及四探针电阻测试仪对退火前后的薄膜样品进行了结构和电学性能分析。结果表明：薄膜的电学特性强烈依赖于薄膜的微结构和相组成。沉积态薄膜主要为非晶结构。经高温退火后，薄膜的晶态结构发生显著的变化，晶化效果明显提高，薄膜方阻大幅降低。     

功率对磁控溅射TbDyFe薄膜磁致伸缩性能的影响

采用直流磁控溅射工艺制备TbDyFe磁致伸缩薄膜，通过考察薄膜成分及其微结构，分析研究了溅射功率对薄膜磁致伸缩性能的影响。结果表明，同一薄膜内部成分相当均一，但不同溅射功率条件下的薄膜成分相异。溅射功率较低，薄膜内部微柱状体结构导致了磁各向异性的产生，磁致伸缩性能下降；溅射功率提高到120W，微柱状体结构消失，薄膜内部趋于均一连续，磁致伸缩性能较好。     

Mo电极上磁控反应溅射AlN薄膜

采用射频反应磁控溅射法在Mo电极上沉积了AlN薄膜.研究了溅射气压、靶基距、溅射功率、衬底温度及N_2含量等不同工艺条件对AlN薄膜择优取向生长的影响.用XRD分析了薄膜的择优取向,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌.实验结果表明,靶基距和溅射气压的减小,衬底温度及溅射功率的升高有利于AlN(002)晶面的择优取向生长.氮氩比对AlN薄膜择优取向生长影响较小,N_2≥50%(体积分数)时均可制得高c轴择优取向的AlN薄膜.经优化工艺参数制备的AlN柱状晶薄膜适用于体声波谐振滤波器的制备.     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。     

离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响

采用离子源辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了离子源对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构和性能的影响.结果表明:离子源的辅助沉积有利于AlN相的合成,当离子源功率大于0.7 kW时,AlN沿(100)晶面择优取向明显,当离子源功率为1.3 kW时,所沉积膜层有向非晶化转变的趋势.同时,随着离子源功率的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜、基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和硬度则呈先上升后降低的规律.     

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。     

反应磁控溅射制备的Cr-N薄膜的成相行为

采用反应磁控溅射在不锈钢衬底上制备Cr-N薄膜,并研究了基片温度、氮气分压和溅射功率变化对薄膜相组成的影响。结果表明,基片温度升高使薄膜由单一的CrN相变成CrN和Cr2N两相共存,同时使有效的沉积速率下降;在基片温度为373K、溅射功率约45W时,氮气和氩气流量比在1：4到3：2的范围内变化时,薄膜的相组成几乎没有明显的变化;过高的溅射功率使薄膜以非晶态的形式存在。热处理后的Cr-N薄膜通常有CrN和Cr2N两相共存。     

溅射功率对射频磁控溅射Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜性能的影响

用射频磁控溅射技术,在纯氩气氛中不同溅射功率（120 W~210 W）下于玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光谱仪和四探针测试仪等对所制备的薄膜进行了晶体结构、光学和电学性能分析。结果表明,纯氩气氛中不同溅射功率下玻璃衬底上原位沉积的ZAO薄膜具有明显的c轴择优取向性,它没有改变ZnO的六角纤锌矿结构;ZAO薄膜的可见光区平均透光率不强烈依赖于溅射功率,为75%左右;原位沉积ZAO薄膜的电阻率达到102Ω.cm数量级范围,随溅射功率由120 W增大到210 W时,薄膜电阻率从132.67Ω.cm降低到21.08Ω.cm。     

磁控反应溅射制备GexC1-x薄膜的结构

利用射频磁控反应溅射以Ar、CH4 为原料气体 ,在较宽的工艺参数范围内制备出了GexC1-x薄膜。利用X射线衍射 (XRD)、X射线光电子谱 (XPS)对制备的薄膜进行了分析。结果表明 ,GexC1-x薄膜的结构强烈依赖于制备的工艺参数。当沉积温度较低、射频功率不大时 ,GexC1-x薄膜主要为非晶态结构。随着沉积温度升高、射频功率增大 ,薄膜中出现Ge微晶相。GexC1-x薄膜中Ge与C发生电荷的转移 ,形成化学键。