高功率脉冲磁控溅射氩氮比对ZrN薄膜结构及性能的影响

采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN薄膜,对比DCMS方法制备的ZrN薄膜,得出HPPMS制备的薄膜表面更平整光滑、致密,既无空洞、又无大颗粒等缺陷。Ar/N对薄膜相结构及硬度、耐磨耐蚀等有较大影响。XRD结果显示,薄膜主要以ZrN(111)和ZrN(220)晶面择优生长,并呈现出多晶面竞相生长的现象。制备的ZrN薄膜的硬度最高可达33.1 GPa,同时摩擦系数小于0.2,耐腐蚀性也有很大提高,腐蚀电位比基体提高了0.27 V,腐蚀电流下降到未处理工件的1/5。存在一个合适的Ar/N比,使得制备的ZrN薄膜具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。     

直流反应磁控溅射法淀积ZrN薄膜

采用直流反应磁控溅射法淀积ＺｒＮ薄膜，发现在晶向硅片上ＺｒＮ薄膜按晶向生长。控制生长工艺可以获得ＺｒＮ晶向的外延生长膜。     

氮分压对氮化锆薄膜颜色影响规律的研究

采用QMS200质谱仪进行镀膜过程中的气氛监控,通过俄歇电子能谱分析了氮气分压与Zr-N薄膜中氮含量的关系;通过Zr-N薄膜颜色的测量得出了氮分压与薄膜颜色的关系.     

衬底温度对磁控溅射ZrN薄膜结构和物理性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了ZrN薄膜,通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及霍尔测量等测试分析手段表征了薄膜的微观结构、表面形貌及电学性能。结果表明,制备的ZrN薄膜为立方相NaCl结构,具有(111)面择优取向。在T_s=550～650℃时,薄膜的结晶性最佳。薄膜呈柱状生长,晶粒尺寸会随着衬底温度的升高先增大后减小,当T_s=550～750℃时,表面出现三角锥状晶粒。制备的ZrN薄膜表面较为平整,表面粗糙度在3.9～6.67 nm之间。测得薄膜的电阻率大小在1.43～24.5×10~(-3)Ω·cm之间,且电阻率与薄膜的结晶性以及晶粒尺寸相关;薄膜的载流子浓度在0.869～4.38×10~(20) cm~(-3)之间,T_s=550～650℃的薄膜电学性能较好。     

Ti/ZrN2/Al薄膜界面扩散反应的研究

利用直流磁控反应溅射法在Al基底上制备了ZrN2及Ti多层薄层,利用扫描俄歇微探针的深度剖析和线形分析技术研究了真空热处理对Ti/ZrN2/Al样品膜层之间的界面化学状态和相互作用的影响,研究结果表明,真空热处理使Ti/ZrN2/Al薄膜界面上发生了明显的界面扩散和化学反应,生成了TiNx物种,并且薄膜内层发生了严重的氧化反应。     

CNx薄膜的结构,力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶ＣＮｘ薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用Ｘ光电子能谱分析了ＣＮｘ薄膜的结构。另外，还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

高功率脉冲磁控溅射ZrN纳米薄膜制备及性能研究

采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN纳米薄膜,并研究了不同的工作气压对薄膜形貌、相结构及各种性能的影响。采用SEM、XRD对其表面形貌和结构进行分析,发现制备的薄膜表面光滑、致密,无大颗粒,主要以ZrN(111)和ZrN(220)晶面择优生长,并呈现出多晶面竞相生长的现象。对薄膜硬度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性的测试发现薄膜具有很高的硬度,最高可达33.1 GPa,同时摩擦系数均小于0.2,耐腐蚀性也都有很大提高,腐蚀电位比基体提高了0.28 V,腐蚀电流下降到未处理工件的1/5。工作气压较低时,薄膜耐磨耐蚀性能都较好,但在较高气压时,耐磨耐蚀性能出现一定的下降。     

基于人工神经网络的氮化锆薄膜颜色预测模型

建立了氮化锆薄膜制备工艺参数与薄膜色度参数之间的人工神经网络预测模型，结果表明，预测结果与实测结果吻合，最大色差在5．45以内。利用所建立的模型研究了单个参数对薄膜颜色的影响规律，及多参数间交互作用与薄膜颜色的关系。并且利用神经网络根据加工要求反向预测工艺参数，从而实现了对加工参数的优化选择。     

磁控溅射制备ZrN_x薄膜离子导体性能研究

采用射频反应磁控溅射工艺,以纯Zr为靶材,在WO3/ITO/Glass基片上采用不同工艺参数沉积ZrNx薄膜,用紫外-可见分光光度计、循环伏安法、X射线衍射仪、扫描电镜等研究了ZrNx薄膜的离子导电性能。研究结果表明,所制备的ZrNx薄膜为非晶态,ZrNx/WO3/ITO/Glass复合膜的光学调节范围最大达57%以上,在离子传导过程中表现出良好的离子导电性能。     

溅射电流对磁控溅射CrN_x薄膜结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在不锈钢以及单晶硅基体上制备了CrNx薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能量色散X射线能谱仪(EDS)和纳米压痕仪对薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明,随着溅射电流的增大,薄膜中N/Cr比值减小,相组成由CrN(200)向Cr2N(111)转变;晶粒尺寸减小,柱状结构消失,结构变得致密;由于在大溅射电流下,易于形成Cr2N高硬度相,而且形成的薄膜晶粒细小、结构致密,所以硬度值随溅射电流单调升高,在21A时达到最高,为21GPa。     

装饰薄膜ZrN的中频反应磁控溅射沉积工艺研究

利用中频反应磁控溅射技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上沉积ZrN薄膜。通过控制N/Ar、溅射功率和基体偏压等参数,得到不同实验条件的ZrN膜层。通过对膜层颜色测量和AES分析,研究N分压强对ZrN膜层质量的影响。实验结果表明：工作气压0.3Pa,溅射功率5kW,基体偏压-150V、占空比50%等工艺参数一定的前提下,N分压强在不同的范围内,可以分别制备出视觉效果类似于18K、23K和纯金的氮化锆膜层。     

CNx薄膜的结构、力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶CNx薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用X光电子能谱分析了CNx薄膜的结构。另外 ,还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

a-C:N膜的制备及结构分析

采用射频溅射法在锗衬底上沉积无定形碳氮膜 (a- C:N) ,用 X射线光电子谱 (XPS)、傅立叶变换红外光谱 (FT- IR)和喇曼光谱 (RS)分析了膜的成分与结构。结果表明 ,氮是以化学键的形式存在于膜中 ,且有三种不同的 C- N键合状态。随着反应气体中氮气分压的增加 ,a- C:N膜中氮浓度增加 ,C≡N键的含量增加。     

磁控溅射法制备CNx薄膜及其结构表征

以Ar/N2混合气体作为溅射气体,利用直流磁控溅射的方法制备子碳氮薄膜.利用X射线衍射和红外光谱对碳氮薄膜进行了结构分析.IR光谱证实了薄膜中碳氮化合物的形成,而XRD的检测结果表明,类石墨相g-C3N4是碳氮薄膜中的主要成分,同时有极少量的β-C3N4晶相生成.同时发现,Ar/N2溅射气体的分压对获取β-CsN4有着明显的影响.本实验中,当N2体积分数为33%,碳氮薄膜中β-C3N4晶相的含量最高.     

磁控溅射制备铁掺杂氮化铜薄膜的研究

采用反应磁控溅射法在氮气分压0.5Pa、基底温度100℃条件下,在玻璃基底上分别制备了氮化铜薄膜和铁掺杂氮化铜薄膜.XRD显示氮化铜薄膜择优(111)晶面生长,铁掺杂使氮化铜薄膜的结晶程度减弱.AFM显示铁掺杂使氮化铜薄膜粗糙度增加.铁掺杂不同程度地提高了氮化铜薄膜的沉积速率和电阻率.     

ZrN/WN纳米多层膜的结构与性能研究

选择锆和钨的氮化物作为个体层材料,利用超高真空射频磁控溅射系统制备ZrN、WN及一系列的ZrN/WN多层薄膜.通过XRD,SEM和纳米力学测试系统分析了该体系合成中调制周期与ZrN、WN单层厚度比例(tZrN/tWN)对多层膜结构与机械性能的影响.结果表明:大部分多层膜的纳米硬度与弹性模量值都高于两种个体材料硬度的平均值;当调制周期Λ=30nm,tZrN:tWN=2:3时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力以及弹性模量均达到最佳效果.多层膜的机械性能改善明显与其多层结构和多晶结构有直接的联系.     

氮化铪在蓝宝石衬底上的镀膜研究

利用反应式磁控溅射镀膜系统在蓝宝石衬底上制备了氮化铪(HfxN)薄膜,系统研究了氮气流量fN和镀膜温度Ts对HfxN薄膜的物相组成、晶体结构和电学性质的影响。实验结果表明,在fN=3sccm时,可以在蓝宝石衬底上获得化学计量比接近1的HfxN薄膜,方块电阻为5.24Ω/sq;X射线衍射光谱(XRD)结果显示薄膜为岩盐结构的δ-HfN相;提高镀膜温度可以显著提高HfxN薄膜在蓝宝石衬底上的晶体质量,并且薄膜趋于(111)方向单晶生长;原子力显微镜(AFM)显示薄膜表面平整,均方根粗糙度Rq=0.193nm。     

脉冲磁控溅射氮化铬薄膜及其性能研究

采用新型脉冲磁控溅射技术制备了一系列氯化铬膜，对所制备的不同厚度薄膜进行了AFM和SEM形貌等分析．测定了薄膜的膜基结合强度和硬度，并对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明：通过使用铬过渡层可以提高膜基结合强度，镀层厚度对镀层摩擦学性能有影响，膜厚为1200nm的氯化铬膜试样显示出来高硬度、低摩擦系数和良好的抗磨性。