碳离子束注入辅助蒸发低温沉积DLC薄膜研究

采用碳离子束注入辅助蒸发技术低温沉积了DLC薄膜,对薄膜沉积的工艺参数进行了优化,并对该薄膜的摩擦学行为进行了探讨。研究发现:碳离子束注入辅助蒸发技术沉积的DLC薄膜在离子量为3.0×1017ions/cm2,沉积率为0.1nm/s时具有最小的摩擦因数(<0.1);电流为2.0mA比3.0mA条件下所沉积的DLC薄膜表面光滑;磨损试验后,DLC薄膜的表面只有轻微磨损的痕迹。     

磁控溅射法制备用作铜互连阻挡层的钛-铝薄膜

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上首先沉积了厚度40 nm的非晶钛-铝薄膜,然后在其上又原位生长了厚度100 nm的铜薄膜,制备了铜膜/钛-铝膜/硅试样;对试样分别在400～800℃内进行真空退火处理,用原子力显微镜、X射线衍射仪、四探针测试仪对试样的表面形貌、结晶状态及方块电阻进行了分析.结果表明:当退火温度低于750℃时,试样表面平整,表面粗糙度和方块电阻均较小且基本不随退火温度的升高而改变,此时,非晶钛-铝薄膜能够起到阻挡铜向硅中扩散的作用;当退火温度在800℃时,试样的表面粗糙度和方块电阻急剧增大,此时,非晶钛-铝薄膜已经不能起到阻挡层的作用.     

离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N薄膜的研究

采用多弧离子镀技术在高速钢和单晶硅基体上制备Zr-Ni-N复合薄膜,研究了低能氮离子束对Zr-Ni-N涂层结构、表面形貌和硬度的影响。研究表明:用低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N膜,ZrN结构在(111)晶面出现一定的择优取向,并对Zr-Ni-N膜层有一定的强化作用,膜层表现出较高的显微硬度。     

钨含量对磁控溅射铜钨合金薄膜结构和性能的影响

用磁控溅射法制备铜钨合金薄膜,采用能谱仪、X射线衍射仪、透射和扫描电镜、电阻计和显微硬度仪等对合金薄膜的成分、结构和性能进行了表征,探讨了钨原子分数的影响.结果表明:含原子分数31.8%～54.8%钨的铜钨膜呈非晶态,表面较平整;含18%和60%钨的膜为晶态,且出现固溶度扩展,分别存在fcc Cu(W)亚稳过饱和固溶体...     

不同衬底对离子束辅助沉积TiCxNy膜力学性能影响的研究

用离子束辅助沉积（IBAD）技术在TC4钛合金和9Cr18、GCr15钢基体上形成了TiCxNy膜,TEM观察发现膜均呈多晶结构,都具有（111）、（200）和（220）择优取向。AES和XPS分析进一步证实,TiCxNy膜呈含氧配置。膜的硬度和摩擦特性与N含量有关,总的趋势是N的含量过高,其硬度与摩擦性能均下降。在本试验条件下,以注入量3×1017ions／cm2的辅助剂量最佳。干摩擦表明膜的抗氧化性能优良,能有效抑制基体在摩擦过程中氧化膜的形成。又由于膜的硬度高,润滑性良好,各种基体的磨损特性都得到了显著改善。     

磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

磁控溅射薄膜附着性能的影响因素

磁控溅射薄膜技术的应用日趋广泛,溅射薄膜的附着性是制约薄膜性能和使用效果的关键因素。本文结合作者进行的研究,参考国内外参考资料和文献,对薄膜附着性的影响因素做了综合评述,为提高和改善薄膜使用性能提供指导和参考。     

反应磁控溅射方法制备CN_x薄膜的高温抗氧化性能

采用反应磁控溅射方法在高速钢基体上制备了CNx薄膜,通过改变氮气和氩气的流量比来调整CNx薄膜中的氮含量,并采用XRD、HR-TEM、SEM、FTIR和显微硬度计等对薄膜的结构及其在300,400,500,600℃下的高温抗氧化性能进行了表征。结果表明:CNx薄膜在400℃以下具有较好的抗氧化性能,当氧化温度达到500℃后薄膜会发生严重氧化和分解;CNx薄膜中氮含量的增加有利于改善薄膜的高温抗氧化性能。     

时效处理对热轧铜-锌-铬合金导电性能的影响

研究了不同时效工艺对热轧铜-锌-铬合金导电性能的影响,并对最优工艺处理后合金的组织及相组成进行了分析.结果表明:试验条件下,Cu-17Zn-0.4Cr合金的最佳生产工艺为930℃热轧后淬火 550℃×1 h时效,合金的电导率为55.1%IACS;热轧温度一定时,随着时效温度升高,电导率先增大后减小,存在电导率最大值;热处理工艺一定时,则热轧温度越高,电导率越低.     

射频磁控溅射制备HfMoNbZrNx薄膜的组织和性能

利用射频磁控溅射技术分别在单面抛光Si(001),Al₂O₃(0001)和硬质合金(WC-8 wt.%Co)基底表面沉积HfMoNbZrN_x薄膜,研究不同氮气流量R_N对HfMoNbZrN_x薄膜的组织和性能影响。结果表明,HfMoNbZr薄膜倾向于形成非晶态,随着R_N的增加,HfMoNbZrN高熵合金氮化薄膜转变为面心立方(FCC)结构并且沉积速率下降;当R_N=10%时,薄膜硬度和弹性模量最大,分别为21.8GPa±0.88GPa和293.5GPa±9.56GPa;所有薄膜均发生磨粒磨损,相较于多元合金薄膜,氮化物薄膜的磨损率下降了一个数量级,薄膜耐磨性显著提高。     

射频磁控溅射法制备类金刚石薄膜的研究

采用射频磁控溅射法,纯Ar溅射石墨靶,制备出了类金刚石薄膜,并对薄膜沉积速率随各工艺参数的变化规律、薄膜结构以及光学性能进行了系统的研究。结果表明,沉积速率随射频功率、CH4流量和溅射气压的增大而增大;随温度的增大呈现先增大后小的趋势。结构分析发现,所制备的DLC薄膜是由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成的。在3μm~5μm波段对Si衬底有明显的增透效果。     

磁控溅射法制备ZrW2O8薄膜及其性能

利用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英基片上沉积了非晶态ZrW2O8薄膜,对不同温度下热处理的薄膜进行了XRD分析;用扫描电镜观察了薄膜的表面形貌,用阻抗分析仪和分光光度计分别研究了薄膜的介电性能和透光性能.结果表明:非晶态薄膜在740℃热处理3 min可以制得具有较好负热膨胀特性的ZrW2O8薄膜,其热膨胀系数为-2.54×10-5 /℃;介电常数和介电损耗均随着频率的增加而减小;在可见光范围内薄膜的透光率达75%.     

高能离子束辅助沉积制备钛纳米膜

用离子束溅射沉积和高能离子束辅助沉积方法制备了具有择尤性的钛纳米薄膜,并采用原子力显微镜、X射线衍射仪和俄歇电子谱仪研究了试样表面预处理、离子束流和温度等离子束工艺参数对钛薄膜结构的影响。结果表明：离子束溅射沉积的钛膜在[002]和[102]晶向上呈现出明显的择尤生长现象,并分别在该两个晶向上表现出纳米晶型和非纳米晶型结构;当用高能离子束辅助沉积时,[102]晶向择尤生长现象消失,且钛膜的结构对束流变化较为敏感,束流较低时,钛膜为纳米结构且择尤生长现象减弱,而束流增加时晶粒长大,择尤生长现象叉增强。另外钛膜容易受到氧的污染,并随辅助离子强度增加而增强。     

磁控溅射制备高聚物基TiO2-CeO2复合薄膜的组织和性能

采用磁控溅射技术在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上制备了TiO2-CeO2复合薄膜;用X射线衍射仪、扫描电镜和UV-VIS分光光度计分析了薄膜的相组成、表面微观形貌和透射率.结果表明:溅射态的薄膜为非晶态;经150℃退火12 h后,薄膜表面有锐钛矿相颗粒析出;随着溅射功率的增加,薄膜表面的锐钛矿相颗粒数量明显增多,形状接近球形,在功率为100 W时,尺寸约为120 nm;随着溅射功率的增大,薄膜对紫外和可见光的透射率降低;另外,薄膜表面形貌和透射率也受溅射时间的影响.     

磁控溅射MoS2/Ni复合膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法制备了MoS2/Ni复合膜,同时对影响膜层性能的工艺参数进行了初步探讨,并对复合膜进行了成分与结构分析以及摩擦试验.结果表明:在本试验工艺参数(本底真空度为7.0×10-4 Pa,沉积气压为0.5 Pa,溅射功率为160 W,溅射氩气流量为80 cm3/s,靶基距为60 mm,基片温度为70℃)下制备的MoS2/Ni复合膜能够大大降低不锈钢等基底表面的摩擦因数,并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦因数和更小的摩擦因数波动值.     

20CrNiMo钢表面磁控溅射制备TiN/ZrN多层薄膜的形貌及摩擦学性能

利用非对称双极脉冲磁控溅射技术在20CrNiMo钢表面制备了TiN/ZrN多层薄膜,利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察了薄膜的截面和表面形貌,用划痕仪测试了薄膜与基体的结合力,通过球-盘摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明:制备的TiN/ZrN多层薄膜厚度约为2.1μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度为13.63nm;薄膜与基体结合较牢固,临界载荷达到51.0N;薄膜具有优良的减摩性,摩擦因数为0.16,较基体20CrNiMo钢的0.33明显减小,使该钢的耐磨性能得到提高。     

射频磁控溅射法制备氮化硼薄膜

采用射频磁控溅射方法在T10钢表面获得了氮化硼薄膜。借助光学显微镜、摩擦磨损试验仪和划痕试验仪等研究了溅射时间、溅射功率以及中间层对薄膜性能的影响。结果表明：氮化硼薄膜的摩擦因数约为钢基材料的一半,中间层镍磷合金的加入使薄膜结合力显著提高。     

射频磁控溅射法制备MoS2/SiC双层薄膜

采用射频磁控溅射法在室温、500℃的单晶硅和GCr15钢基体上制备了MoS2/SiC双层薄膜,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机以及划痕仪等研究了薄膜的结构、形貌、成分、摩擦学性能以及薄膜与基体的结合力。结果表明:当衬底温度为500℃时制备的MoS2/SiC双层薄膜表面致密平整,两层薄膜之间界面平直,膜厚约为0.8μm;该双层膜的摩擦因数低,耐磨性好;添加中间层可提高薄膜与基体的结合力。     

沉积温度对磁控溅射法制备La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜微结构和导电性能的影响

采用射频磁控溅射法在(001)SrTiO3基片上制备了La0.5 Sr0.5 CoO3薄膜,研究了沉积温度对La0.5Sr0.5CoO3薄膜微结构和导电性能的影响.结果表明:沉积温度低于400℃时,薄膜以非晶状态存在,未发生外延生长,沉积温度为550℃和650℃时,薄膜在基片上实现了外延生长;随着沉积温度的升高薄膜表面粗糙度呈现规律性的变化;薄膜的电阻率随沉积温度的升高单调下降,650℃沉积薄膜的电阻率最小为1.63μQΩ·cm.