(AlCrNbSiTiV)N高熵合金氮化薄膜溅镀参数的灰关联分析优化

采用直流反应式磁控溅镀法在硅晶片和住友刀具BN2000上制备(AlCrNbSiTiV)N高熵合金氮化薄膜。通过正交试验考察了溅镀功率、沉积温度、氮氩气流量比和基材偏压对薄膜的摩擦因数、硬度和刀具磨损的影响。对信噪比进行灰关联分析,以实现多目标优化,得出最佳工艺参数为:溅镀功率200 W,沉积温度200°C,氮氩气流量比0.3,基材偏压100 V。该条件下所得薄膜的摩擦因数为0.46,显微硬度为1243.72 HV,刀具磨损最小。     

基板偏压对溅镀AlCrNbSiTiV高熵合金氮化物薄膜性能的影响

用真空电弧熔炼法制备了AlCrNbSiTiV高熵合金,并将其作为靶材,利用直流反应式磁控溅镀法在T1200A金属陶瓷刀具或硅晶片上沉积了高熵合金氮化物薄膜。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了基板偏压对薄膜形貌、元素含量、物相成分和性能的影响。所得氮化物薄膜均匀、致密,所有元素的原子分数与靶材相当。由于再溅射,沉积速率随着基板偏压增大而减小。薄膜的弹性恢复和显微硬度在基板偏压为0~-100 V时随着偏压增大而提高,进一步增大偏压反而减小。相比未溅镀薄膜的刀具,用溅镀了AlCrNbSiTiV氮化物薄膜的刀具干切削S45C中碳钢圆柱工件,工件表面的粗糙度和刀具的侧面磨损显著降低。-100 V偏压溅镀的刀具的切削性能最佳。     

Cu_3N薄膜制备及其性能研究

Cu3N薄膜的晶面取向、沉积速率、电学特性等性质除与制备方法有关外,还和制备工艺参数有很大关系。溅射法制备Cu3N薄膜工艺参数主要有,混合气体(N2+Ar)中氮气分压比r、基底温度T(℃)、溅射功率P(W)。为了研究Cu3N薄膜的性能与其制备工艺参数之间关系,本文采用反应射频磁控溅射法,在玻璃基底上成功制备了Cu3N薄膜,并研究了工艺参数对其晶面取向、膜厚、电学性能、沉积速率的影响。     

退火对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜性能的影响

研究了退火温度对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜组织与性能的影响。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了薄膜的形貌、元素含量、物相成分和显微硬度。通过干式切削304不锈钢,考察了镀膜TNMG160404R刀具的刀腹磨损和切削工件的表面粗糙度,比较了退火前后镀膜刀具的切削性能。结果表明:磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜的主要是面心立方晶相结构,具有良好的高温稳定性。退火温度为600℃时,薄膜显微硬度高,刀具磨损小,切削工件的表面粗糙度低。     

(Ni-W)-纳米Si3N4复合电镀工艺的研究

研究了(Ni-W)-纳米Si3N4复合镀层的共沉积条件,考察了电流密度、温度和时间等操作条件对镀层沉积速率和显微硬度的影响.结果表明,随着电流密度提高,复合镀层的沉积速率和硬度不断增加,但当电流密度达到16 A/dm2,镀层的硬度下降;合适的镀液温度为75℃左右,沉积时间约60 min.     

沉积温度和时间对多孔SiC薄膜的光致发光性能的影响

为了增强碳化硅(SiC)的光致发光性能,设计了三层结构的多孔SiC薄膜,衬底是单晶硅,中间层是双通阳极氧化铝(AAO)模板,顶层是SiC薄膜。采用磁控溅射工艺在AAO模板上沉积SiC薄膜,沉积温度为100~500 ℃,溅射时间为1~30 min。研究了沉积温度和沉积时间对SiC的光致发光性能的影响。结果表明:SiC薄膜为非晶态,SiC主要沉积在AAO模板的上层骨架结构上;与未经过溅射的样品相比,当衬底温度为200 ℃,溅射时间为1 min时, SiC的荧光性能增强至14.23倍;多孔SiC薄膜的荧光主要来自2.3 eV的主峰和2.8 eV的次主峰,主峰可能来自Al₂O₃的O缺陷发光与SiC本征发光,次主峰可能来自SiO₂的O缺陷发光。磁控溅射结合双通AAO模板法可应用于多孔荧光SiC薄膜的工业化快速制备。     

常压CVD法制备氮氧化硅薄膜沉积特性的研究

采用常压化学气相沉积方法(atmospheric pressure chemical vapor deposition,APCVD)制备了氮氧化硅(Si—O—N)薄膜,研究了影响其沉积速率和生长模式的因素。在φ(NH_3):φ(SiH_4)=20:1,基板温度为650℃的条件下,当混合气体流量小于720ml/min时,薄膜的形成主要受气体扩散过程控制;当混合气体流量大于720 ml/min时,则主要受表面气相反应过程控制;混合气体流量为720 ml/min的条件下,氮氧化硅薄膜的沉积过程主要受基板表面的气相反应过程控制,薄膜沉积厚度与沉积时间成线性关系,反应速率为常数1640 nm/min,表面活化能为283 kJ/mol。通过SEM分析发现:氮氧化硅薄膜的形成方式符合三维成核模型,即反应初期Si,N,O等原子在基板表面相遇结合在一起形成原子团,一定数量的原子团构成临界核;反应中期临界核长大为岛状结构,岛不断长大,岛与岛之间相互接合形成通道网络结构;反应后期,原子不断填补网络空洞,最后成为连续薄膜。     

沉积偏压对脉冲激光沉积CN_x薄膜结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在不同直流负偏压下烧蚀石墨靶材,在单晶Si片上沉积CNx薄膜。利用X射线光电子能谱(XPS)、Raman光谱和扫描电子显微镜对薄膜的化学成分、价键状态、表面形貌进行了表征,并借助于涂层附着力自动划痕仪和纳米压痕仪分别测试了膜–基结合力及薄膜硬度。结果表明:偏压辅助PLD技术显著提高了薄膜的氮含量,膜–基结合力和沉积速率分别随着负偏压值单调增加和减少。结合XPS和Raman分析得出:当偏压Vb=–40 V时,价键摩尔含量x(sp3)和x(sp3)C—N达到最大值及D峰与G峰强度比ID/IG达到最小值(2.2)。薄膜中sp3杂化键比例的提升有助于CNx薄膜构建类金刚石结构和网状结构且薄膜硬度与x(sp3)和x(sp3)C—N值的变化呈现出了正比例关系。     

挠性印制线路板孔金属化研究

结合偏压磁控溅射铜(铜靶,本底真空度6.6 mPa,工作压力0.4 Pa,电流0.3 A,电压450 V,负偏压50 V,溅射时间10min)及脉冲焦磷酸盐电镀铜(60～70 g/L焦磷酸铜,280～320 g/L,焦磷酸钾,20～25 g/L柠檬酸铵,温度45～50℃,pH4.2～4.5)工艺对以聚酰亚胺薄膜为基材的挠性印制线路板微孔进行金属化处理,讨论了正向脉冲平均电流密度对镀层质量,以及正向脉冲占空比对镀层金相显微组织和电阻的影响.结果表明:金属化后孔壁镀层连续,平整光滑,结合力较好;随着正向脉冲电流密度的增大,镀层粗糙度减小;随着正向脉冲占空比的增大,镀层电阻急剧增大并最终达到稳定状态.     

溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响研究

为了研究溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响,使用射频反应磁控溅射技术在常温下以玻璃为基底使用不同功率镀制了800 nm左右的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品结晶情况,表面和断面形貌进行表征,结果显示镀制的ZrO2薄膜均为单斜晶体,晶粒尺寸变化不大;随着功率的升高,薄膜从纳米晶结构转变为柱状晶结构.使用纳米压痕仪对薄膜表面进行硬度和弹性模量测试,发现随着功率升高,硬度和弹性模量均出现上升趋势,进一步增加功率出现下降,再上升的变化;在沉积功率为65 W时,可得到厚度为800 nm,弹性恢复量,硬度,弹性模量和塑性指数均最高,分别为88.55％,25.42 GPa,228.6 GPa和0.314的ZrO2薄膜.不同的溅射功率会镀制出不同结构的二氧化锆薄膜,在常温低功率溅射条件下二氧化锆薄膜结构是影响其力学性能的重要因素.     

蓝宝石上射频溅射沉积CeO2外延缓冲层

研究了基片温度、溅射功率对采用射频溅射沉积在(1102)蓝宝石基片上的CeO2薄膜生长的影响.过低的沉积温度、溅射功率都会导致CeO2薄膜呈[111]取向生长.在基片温度为700～750 ℃,溅射功率为100～150 W,溅射气压为14 Pa下沉积了高质量[00l]取向的CeO2缓冲层.通过X射线衍射和原子力显微镜表征CeO2薄膜的结构和表面形貌.在最优化条件下制备的CeO2薄膜具有优良的面内面外取向性和平整的表面.在CeO2缓冲层上制得的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜为完全[00l]取向,面内取向性良好,并具有优越的电学性能,其临界转变温度(Tc)为89.5 K,临界电流密度Jc(77 K,0T)约为1.8×106 A/cm2,微波表面电阻Rs(77 K,10 GHz)大约为 0.30 mΩ.     

非晶硅太阳能电池背反ZnO:Al薄膜制备

以ZnO:Al(2%Al2O3,质量分数)为靶材,用射频磁控溅射在玻璃衬底上制备ZnO:Al薄膜,分析了各沉积参数对薄膜光电性能的影响。结果表明:溅射功率对ZnO:Al的透过率影响最大,其次是反应腔室压力,而衬底温度对透过率几乎没有影响。ZnO:Al的电阻率主要取决于衬底温度和溅射功率。综合考虑透过率和电阻率,确定了背反ZnO:Al的最佳沉积参数(衬底温度为200℃,溅射功率为200W,反应腔室压力为0.6Pa),得到了透过率大于85%,电阻率最小为7.6×10-4Ωcm的ZnO:Al薄膜。制备了ZnO:Al/Ag/ss(stainless steel)背反电极,并将其用于非晶硅太阳能电池。与无背反的不锈钢衬底上的电池相比,非晶硅太阳能电池短路电流密度增加了16%。     

磁控溅射工艺参数对NdFeB薄膜表面形貌及相结构的影响

本文对直流磁控溅射法制备NdFeB薄膜工艺进行了研究.采用单晶硅为基体材料,在不同的溅射功率、溅射气压、溅射时间等条件下制备薄膜.之后对薄膜进行了SEM、AFM、XRD分析结果表明,NdFeB薄膜沉积速率、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.并根据实验结果给出优化的NdFeB薄膜制备工艺.     

文摘

200008 等离子体脉冲沉积法制备含氮的无定形炭薄膜 [刊，日 ]HIDEO YAMADA and OSAMU TSUJI∥炭素， 2000，№ 191:24～ 31 以乙腈为原料在射频 13.56 MHz采用自给偏压方法沉积制备了含氮的无定形炭薄膜。通过等离子体脉冲沉积技术控制沉积温度，详细研究了沉积条件对薄膜沉积过程中 N原子行为的影响。结果表明，与不掺杂 N的硬质无定形炭薄膜相比，只有在较高的射频和较高的沉积温度下可以得到掺杂 N的高质量膜，而且 N的加入降低了膜的内应力，而薄膜的硬度没有明显改变。 X射线光电子谱图表明，随沉积温度的升高和射频的…     

基体偏压对直流非平衡磁控溅射氮化硅薄膜生长特性的影响

采用高纯硅靶和氮气,以直流非平衡磁控溅射技术在单晶硅表面制备氮化硅薄膜。借助台阶仪、原子力显微镜、红外光谱和X射线光电子能谱考察了基体偏压(-50~-200 V)对氮化硅薄膜沉积速率、表面形貌及元素化学态的影响。结果表明:所得氮化硅薄膜表面光滑,连续致密,均匀。随着样品负偏压的提高,薄膜的生长速率逐渐降低,但当偏压超过-150 V时,薄膜的沉积速率又升高。当基体偏压从-50 V提高到-200 V时,薄膜中Si 2p的峰位向高能端移动了0.41 eV。基片偏压为-150 V时,薄膜生长较为缓慢,但致密,Si─N键含量高。     

铝锰合金表面直流反应磁控溅射制备氧化铟锡薄膜

采用直流反应磁控溅射在AlMn合金表面制备出ITO薄膜.采用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见光测试、磨损试验、盐雾试验、薄膜厚度测量和显微硬度试验等方法对制备的ITO薄膜表面进行检测分析.结果表明:在溅射功率210 W、衬底温度120℃、溅射时间20 min的条件下,AlMn合金表面的ITO薄膜晶粒尺寸细小,与基底结合良好,AlMn合金表面光泽度好,强度、硬度高,并具有一定的耐磨、耐蚀性能.     

磁性薄膜生长的元胞自动机模拟

采用原子嵌入势,用元胞自动机方法模拟了铁(001)面上的薄膜生长。研究了溅射原子的沉积、迁移扩散和再蒸发3个主要的过程。发现溅射功率和基底温度对薄膜表面所形成岛核的形态影响很大,定量计算了当溅射功率和基底温度变化时岛的均匀度。给出了对于实验有指导意义的结论。     

基体偏压对多弧离子镀制备CrAlN薄膜组织和性能的影响

采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面制备CrAlN薄膜,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了CrAlN薄膜的表面形貌与物相组成,测试了CrAlN薄膜的显微硬度及其与基材的结合力,使用箱式电阻炉考察了CrAlN薄膜在800°C下的抗氧化性能,通过动电位极化曲线测量分析了CrAlN薄膜的耐腐蚀性能。结果表明：随着偏压增大,CrAlN薄膜表面大颗粒先减少后增多,晶粒尺寸先减小后增大。CrAlN薄膜表面检测出CrN(200)、CrN(220)及AlN(101)衍射峰,且偏压变化不影响物相组成。随着偏压增大,CrAlN薄膜的力学性能、抗高温氧化性能及耐腐蚀性能先提高后降低。偏压为100 V时,CrAlN薄膜最均匀致密,表面大颗粒最少,显微硬度及膜基结合力最高(分别约为2 300 HV和23 N),抗高温氧化及耐腐蚀性能最佳。     

膜厚对(Ti,Al)N涂层微结构、机械性能及切削特性的影响

利用蒸发与磁控溅射二元组合源设备,通过控制沉积时间在钨钴类硬质合金螺纹刀表面制备了不同膜厚的(Ti,Al)N涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏显微硬度计、洛氏硬度计和摩擦试验机考察了涂层厚度对涂层微观结构、表面形貌、元素组成、显微硬度、膜-基结合力及摩擦磨损性能的影响,并通过切削40Cr钢材研究了涂层刀具的切削特性。结果表明,沉积6 h所得涂层(膜厚约5.0μm)的复合硬度(涂层+基材的显微硬度)显著高于沉积2 h(膜厚约1.8μm)所得涂层,但膜-基结合力更弱,磨耗速率更快。     

沉积温度对AZO薄膜性能的影响

在采用直流磁控溅射制备AZO(Aluminum Doped Zinc Oxide,掺铝氧化锌)薄膜的过程中,AZO薄膜的光电性能取决于镀膜过程中的各种工艺参数,包括溅射气压、沉积温度、溅射功率和靶基距等。本文主要研究在固定其它工艺参数不变的情况下,通过改变沉积温度在不同的温度下分别制备AZO薄膜,利用SEM、X射线衍射仪等测试不同AZO薄膜的微观结构,并分析研究不同沉积温度下制备AZO薄膜光电性能及结构的变化特性,以筛选出制备高质量AZO膜的最佳沉积温度。