Nd-Fe-B薄膜的磁控溅射法制备与组织结构

对直流磁控溅射法制备Nd-Fe-B薄膜工艺进行了研究.在不同的溅射功率、溅射气压、溅射时间等条件下制备薄膜,并对薄膜进行了AFM、XRD分析.结果表明,Nd-Fe-B薄膜的沉积速率、表面形貌及相结构与溅射功率、溅射气压、溅射时间密切相关.薄膜的沉积速率随磁控溅射功率的增加而增加,薄膜表面晶粒尺寸和表面粗糙度随溅射功率增加而增大.沉积速率随溅射气压的升高先增大后减小.低功率溅射时,薄膜中出现α-Fe、Nd2Fe14B相相对较少,随溅射功率增加,α-Fe相消失,Nd2Fe14B相增多.综合考虑各种因素,最佳溅射功率为100～130 W.     

钼合金磁控溅射镀镍薄膜工艺及后续热处理

目的优化钼表面直流磁控溅射镀镍薄膜的工艺,提出后续热处理方法。方法设计正交实验,探究溅射功率、溅射气压、负偏压和沉积时间对镍薄膜沉积速率和附着力的影响,从而优化工艺参数。利用扫描电镜和平整度仪对最佳工艺参数下制备的薄膜的组织结构进行表征,并研究后续热处理对薄膜附着力的影响。结果工艺参数对镀镍薄膜沉积速率影响的主次顺序为:功率溅射气压负偏压;对薄膜附着力的影响主次顺序为:负偏压沉积时间功率溅射气压。随溅射功率增大,沉积速率增大,薄膜附着力先增后减;随溅射气压增大,沉积速率和薄膜附着力均先增后减。负偏压增大对沉积速率影响较小,但有利于提高薄膜附着力。随沉积时间延长,薄膜附着力降低。在氢气气氛下进行850℃×1 h的后续热处理,能够促进扩散层的形成,明显提高镍薄膜的附着力。结论最佳镀镍工艺参数为:溅射功率1.8 k W,溅射气压0.3 Pa,负偏压450 V,沉积时间10 min。在该条件下制备的镍薄膜厚度达到1.15μm左右,与基体结合紧密,表面平整、连续、致密。后续增加热处理工序是提高镍薄膜附着力的有效方法。     

制备工艺对超磁致伸缩Fe-Ga合金薄膜表面形貌的影响

采用JZCK-600F型多功能镀膜设备制备了Fe-Ga合金薄膜,研究了溅射工艺对Fe-Ga合金薄膜沉积速率及表面形貌的影响。用SEM、EDS研究了Fe-Ga合金薄膜的表面形貌和薄膜成分。当其他工艺参数不变时,溅射时间、溅射功率是影响Fe-Ga合金薄膜的厚度和生长速率的主要因素。随溅射时间和功率的增加,薄膜厚度和沉积速率也随之增加,并且薄膜厚度与溅射时间和功率呈现出正比例关系;但是薄膜厚度过大,加大的内应力会使薄膜剥离。溅射功率过大时,内应力同样会使薄膜内部出现裂纹。所制备Fe-Ga合金薄膜的磁畴图像明暗对比明显。磁畴形状呈现不太规则的团圈状,类似珊瑚结构。薄膜的结晶化生长良好,薄膜形貌为较均匀致密的颗粒状结构。优化的薄膜溅射工艺参数为溅射功率80 W、溅射工作气压0.6 Pa、溅射时间60 min、Ar气工作流量25 mL/min。采用此优化工艺制备的Fe-Ga合金磁致伸缩薄膜悬臂梁偏移量为69.048 μm,可满足制备微器件所需性能。     

直流反应磁控溅射制备氧化铝薄膜

采用直流反应磁控溅射,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在镍基合金和单晶硅基片上制备了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率和表面形貌进行了研究.结果表明,氧化铝薄膜的沉积速率随溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后增速趋缓;随溅射气压的增加,沉积速率先增大,在1.0Pa时达到峰值,而后随气压继续增大而减小;随Ar/O2流量比的不断增加,沉积速率也随之不断增大,但是随着负偏压的增大,沉积速率先急剧减小而后趋于平缓.用扫描电子显微镜对退火处理前后的氧化铝薄膜表面形貌进行观察,发现在500℃退火1h能够使氧化铝薄膜致密化和平整化.     

氮化铝薄膜结构和表面粗糙度的研究

采用直流磁控溅射的方法,在Ｓｉ（１１１）基片上沉积ＡＩＮ（１００）面择优取向薄膜,研究了溅射功率对ＡＩＮ薄膜结构及表面粗糙度的影响。结果表明,随着溅射功率的增加,沉积速率增大,但薄膜结构择优取向度变差,表面粗糙度增大,这说明要制备择优取向良好、表面粗糙度小的ＡＩＮ薄膜,需选择较小的溅射功率。     

直流磁控溅射制备二氧化硅薄膜及其性能

采用直流反应磁控溅射法在单晶硅上制备二氧化硅薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅里叶交换红外光谱仪(FTIR)等研究制备过程中氧含量和溅射功率对薄膜的微结构、表面形貌以及红外吸收等性能的影响.结果表明,室温下溅射出的SiO2薄膜是非晶结构的;随着氧含量的增加,折射率、沉积速率、粗糙度都逐渐减小;沉积速率和粗糙度随着溅射功率的增加而增加;当氧气含量为40％时,薄膜的折射率接近二氧化硅的折射率(1.46).退火后薄膜的压电常数随氧含量的增加先增大再减小,介电常数随着频率的增大而减小.     

溅射功率和气压对直流磁控溅射制备钨薄膜的影响

钨薄膜具有高熔点、高导电性、优异的耐化学腐蚀性和强抗辐照性等特性,广泛的应用于微电子、核能工程等领域。由于薄膜的结构和性能对沉积参数具有很强的依赖性,因此控制沉积过程的工艺参数对获得优异性能的钨薄膜至关重要。采用DC磁控溅射技术在硅衬底上制备钨薄膜,探究了溅射功率和气压对钨薄膜沉积速率、电阻率和相结构的影响。采用原子力显微镜、XRD、轮廓仪、四探针电阻测量表征了薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,薄膜的沉积速率受溅射功率和气压共同影响,随功率的增加呈线性增加,随溅射气压的增加先达到峰值,然后下降。薄膜的电阻率和表面粗糙度的大小依赖于溅射气压,且随溅射气压的增加而增加,薄膜电阻率的增加可能是由于表面粗糙度的增加导致的。在恒定的溅射功率下,β-W的形成主要取决于溅射气压,几乎所有β-W相都在高溅射气压下形成,然而,当溅射功率足够大,在较高的气压下也会观察到部分α-W相的形成。钨薄膜中特定相结构(α-W/β-W)的形成,不仅取决于沉积气压,还与溅射功率相关,归根可能与入射到基片的原子能量相关。     

反应溅射制备AlN薄膜中沉积速率的研究

通过对浅射过程中辉光放电现象及薄膜沉积速率的研究，发现随着氮浓度的增大，靶面上形成一层不稳定的AlN层，由于AlN的溅射速率远小于Al，从而使薄膜的沉积速率显著下降。同时还研究了其它溅射参数对薄膜沉积速率的影响。结果表明：随靶基距的增大靶功率的减小，不同程度引起沉积速率的下降；随着溅射气压的增大，最初沉积速率不断增大，当溅射气压增大到一定程度时，沉积速率达到最大值，之后随溅射气 压的增大，又不断减小。     

直流磁控溅射法在玻璃基片上制备TiN薄膜

采用直流反应磁控溅射法在玻璃片上制备了TiN薄膜,研究不同制备工艺条件与薄膜性能之间的关系。用紫外-可见光分光光度计测试了不同沉积时间和N2流量条件下TiN薄膜透光率;用X射线衍射仪分析了不同N2流量和溅射功率条件下TiN薄膜结构;用扫描电镜(SEM)观察了TiN薄膜的表面腐蚀形貌,用恒电位仪对TiN薄膜的耐腐蚀性进行了分析。结果表明:当沉积时间为2min,N2流量为15mL/min时,在可见光区有较高的透光率,在近红外区的透光率很低;当N2流量为15mL/min,溅射功率为4kW时,TiN薄膜的结晶最致密;当溅射功率为4kW时,TiN薄膜具有较好的耐腐蚀性。     

O2/(O2+Ar)比对磁控溅射La-Sr-Mn-O薄膜沉积速率的影响

采用直流磁控溅射技术,在不同的O2/(O2 Ar)体积比条件下于Si(100)基片上沉积La-Sr-Mn-O薄膜,结合扫描电子显微分析研究了O2/(O2 Ar)比对薄膜沉积速率的影响.结果表明:薄膜厚度均匀,O2/(O2 Ar)比是影响薄膜沉积速率的重要因素.基体温度和溅射气压较高时,薄膜沉积速率随O2/(O2 Ar)比增加呈抛物线规律下降,O2/(O2 Ar)比由4.4%增加到45.6%,沉积速率减小量可达52.8%;基体温度和溅射气压较低时,薄膜沉积速率随O2/(O2 Ar)比增大呈指数规律下降.薄膜沉积速率下降是由于被溅射原子/离子与氧原子/离子的碰撞几率随氧气含量增加而增大,从而降低了被溅射粒子的能量,使到达基片的粒子数减少.     

Influence of carbon sputtering power on structure, corrosion resistance, adhesion strength and wear resistance of platinum/ruthenium/nitrogen doped diamond-like carbon thin films

Platinum/ruthenium/nitrogen doped diamond-like carbon (PtRuN-DLC) thin films were deposited on conductive p-Si substrates using a DC magnetron sputtering deposition system by varying carbon sputtering power. The chemical composition, bonding structure, surface morphology and adhesion strength of the PtRuN-DLC films were investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), micro-Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), and micro-scratch test, respectively. The corrosion behavior of the PtRuN-DLC films in a 0.1 M NaCl solution was investigated using potentiodynamic polarization test. The corrosion results indicated that the corrosion resistance of the PtRuN-DLC films increased with increased carbon sputtering power probably due to decreased porosity level in the films with increased growth rate and film thickness. The wear performance of the PtRuN-DLC films was investigated with a ball-on-disc micro-tribometer. It was found that the increased carbon sputtering power significantly improved the wear performance of the films by enhancing the adhesion strength of the films.     

柔性基底上直流磁控溅射沉积金属铝膜的研究

采用直流磁控溅射法在棉布、涤纶、芳纶织物上制备金属铝膜,研究了铝膜的沉积速率、组织结构和表面形貌。结果表明:在一定的范围内,沉积速率随溅射功率的增大近似呈线性增加,随溅射气压的增加先升后降;基底材料对铝膜的组织结构有较大影响,在涤纶和棉布上沉积的铝膜才呈现出典型的多晶态面心立方结构,在芳纶和涤纶上获得的铝膜较棉布上的铝膜更为均匀、致密;在一定范围内,溅射功率的增大有助于提高铝膜质量。     

磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜研究进展

磁控溅射技术具有溅射速率高、膜基结合力好、易实现工业化生产等技术优势,在二氧化钛薄膜制备方面具有显著优势,但磁控溅射参数对二氧化钛薄膜结构和性能的影响显著,如何通过控制和优化磁控溅射参数,获得高性能二氧化钛薄膜已成为目前的研究热点。概述了不同晶型二氧化钛的结构特点、物理性质和磁控溅射制备二氧化钛薄膜的工作原理,指出成膜过程中的溅射功率、溅射气压、溅射时间、沉积温度和氧分压等是影响薄膜结构和性能的主要因素,并详细阐述了上述五种工艺参数对二氧化钛薄膜沉积速率、膜层厚度、表面粗糙度、相组成和光催化性能等的影响规律和作用机制。此外,还对其他影响薄膜结构和性能的关键因素及影响规律进行了介绍,包括退火温度对膜层组织转变影响的规律,金属元素掺杂和非金属元素掺杂对膜层形貌和性能的影响,以及不同溅射靶材特点及其对成膜过程的影响。最后提出未来磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜的研究难点,并对二氧化钛薄膜的下一步研究方向进行了展望。     

磁控溅射沉积参数对硼碳氮薄膜沉积速率的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元硼碳氮(B-C-N)薄膜,通过改变靶功率、基体偏压、沉积温度和励磁线圈电流,在相同沉积时间内得到不同厚度的薄膜.采用纳米压入仪分析了沉积参数改变对B-C-N薄膜沉积速率的影响规律.结果表明,在低靶功率和高励磁电流的条件下沉积的薄膜,随着靶功率和励磁电流的增加薄膜沉积速率呈线性增长;薄膜的沉积速率随基体偏压的增加呈抛物线状下降;薄膜的沉积速率受基体是否升温影响很大,而受基体所加温度大小影响较小.     

不同靶基距下凹槽表面HIPIMS法制备钒膜的微观结构及膜厚均匀性

目的研究不同靶基距对高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)在凹槽表面制备钒膜微观结构和膜厚均匀性的影响,实现凹槽表面高膜层致密性和均匀性的钒膜制备。方法采用HIPIMS方法制备钒膜,在其他工艺参数不变的前提下,探讨不同靶基距对凹槽表面钒膜相结构、表面形貌及表面粗糙度、膜层厚度均匀性的影响。采用XRD、AFM及SEM等观测钒膜的表面形貌及生长特征。结果随着靶基距的增加,V(111)晶面衍射峰强度逐渐降低。当靶基距为12 cm时,钒膜膜层表面粗糙度最小,为0.434nm。相比直流磁控溅射(DCMS),采用HIPIMS制备的钒膜呈现出致密的膜层结构且柱状晶晶界不清晰。采用HIPIMS和DCMS方法制备钒膜时的沉积速率均随靶基距的增加而减少。当靶基距为8 cm时,采用HIPIMS方法在凹槽表面制备的钒膜均匀性最佳。结论采用HIPIMS方法凹槽表面钒膜生长的择优取向、表面形貌、沉积速率及膜厚均匀性均有影响。在相同的靶基距下,采用HIPIMS获得的钒膜膜厚均匀性优于DCMS方法。     

氧氩流量比对溅射氧化钒薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射方法制备氧化钒(VOx)薄膜,对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和可见光波段的透过率进行表征,研究了在沉积气压一定的情况下,氧氩流量比对氧化钒薄膜结构和光学性能的影响。结果表明,改变氧氩流量比可明显改变薄膜结构,随着氧气比例的增加,沉积速率下降,薄膜表面出现了颗粒结构,颗粒尺寸具有增大的趋势,光透过率增大。     

Structure, scratch resistance and corrosion performance of nickel doped diamond-like carbon thin films

Nickel doped diamond-like carbon (DLC:Ni) thin films were fabricated on conductive p-Si (100) substrates with DC magnetron sputtering deposition by varying DC power applied to a Ni target. The bonding structure, surface morphology, scratch resistance and corrosion resistance of the DLC:Ni films were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), micro-Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), micro-scratch test, potentiodynamic polarization test and open circuit potential measurement. The results indicated that the corrosion resistance of the DLC:Ni films in a 0.6 M NaCl solution decreased with increased Ni content in the films though the films showed good passivation behavior in the NaCl solution.