氮气流量对热丝增强等离子体磁控溅射制备CrN_x薄膜组织结构与性能的影响

采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在SKD61钢基体上制备了CrN_x薄膜,并分析研究了不同氮气流量对薄膜相结构、组织形貌、粗糙度、厚度、耐磨性、膜基结合力以及纳米硬度和弹性模量的影响。结果表明:在较宽的氮气流量变化范围内可制备出厚度均匀、结构致密、高硬度及高耐磨性的CrN_x薄膜。随氮气流量增加,薄膜由Cr2N及CrN双相组成转变为CrN单相。由于复杂相及相取向的存在,氮气流量为90 mL/min的CrN_x薄膜内应力最大,膜基结合力最低。CrN_x薄膜使SKD61钢的纳米硬度、弹性模量及耐磨性能均大幅提高,最高纳米硬度及弹性模量分别达36 GPa,477 GPa。通过对材料韧性的综合评价,氮气流量为75 mL/min条件下所制得的以Cr_2N相为主的薄膜的韧性最佳。     

沉积气压对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构与光学性能影响

采用CS-400型射频磁控溅射仪在Si(111)和石英基底上成功的制备了ZnO薄膜,分别用XRD、SEM、紫外-可见光分光光度计和荧光分光光度计表征样品的结构和光学性质.实验表明,采用射频磁控溅射制备的ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构的(002)峰和(101)峰的两种取向.在沉积气压>1.0Pa时所制备的ZnO薄膜具有(002)择优取向,并且十分稳定.SEM图表明,ZnO薄膜颗粒大小较为均匀,晶粒尺寸随着气压升高而变小,沉积气压不同时,薄膜样品的生长方式有所差异.在400～1000nm范围内,可以看出除O.5Pa下制备的ZnO薄膜外,其余ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过80%,吸收边在380nm附近,所对应的光学带隙约为3.23～3.27eV,并随着沉积气压上升而变大.ZnO薄膜的PL谱上观察到了392nm的近紫外峰和419nm的蓝峰;沉积气压对Zno薄膜的发光峰位和峰强有影响.     

氧含量对磁控溅射Nb掺杂TiO_2薄膜结构与性能的影响

采用三靶磁控共溅射法在玻璃衬底上制备了Nb掺杂TiO_2透明导电薄膜。研究了在不同氧含量时薄膜的结构和光电性能。实验结果表明:氧含量的变化能改变Nb掺杂TiO_2薄膜晶体的晶粒尺寸、表面形貌、透光率和电阻率,当溅射氩气中通入2%氧气时,可得到性能最佳的锐钛矿相Nb掺杂TiO_2薄膜,所得薄膜可见光透过率高达80%,电阻率降至2.5×10~(-3)Ωcm。并且,Nb掺杂导致了TiO_2薄膜的吸收限产生蓝移,且蓝移程度随氧含量的改变而有所不同。研究认为,氧含量改变了Nb掺杂TiO_2薄膜晶体的结构形貌以及Nb杂质和氧空位提供的有效载流子浓度,从而直接影响了Nb掺杂TiO_2薄膜的光电性能。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

衬底温度对射频磁控溅射制备HfO2薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在氧氩比为0.2的混合气氛中,分别在室温、100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃温度下,在P-Si(100)衬底上制备了HfO2薄膜,并用SEM、XRD和AFM研究了衬底温度与薄膜沉积速率对微结构的影响.结果表明:随着衬底温度的增加,薄膜沉积速率呈减小趋势.室温沉积的HfO2薄膜为非晶态,当衬底温度高于100℃,薄膜出现单斜晶相,随着衬底温度继续增加,(111)择优取向更加明显,晶粒尺寸增大,薄膜表面粗糙度减小.     

工艺参数对等离子增强磁控溅射TiAlN涂层微观结构及性能的影响

本工作引入正交试验法,以等离子增强磁控溅射TiAlN涂层的润湿性为试验指标,探究靶功率、Ar/N2流量比和基体负偏压对试验指标的影响规律。使用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)分析涂层的化学成分、晶体结构、微观形貌和表面粗糙度。通过测试接触角表征涂层的润湿性。极差分析结果表明,Al靶功率和Ar/N₂流量比对涂层中Al含量的影响最敏感,基体负偏压是决定涂层的晶粒度、粗糙度及接触角的最主要因素。S2工艺制备的涂层具有最佳的疏水性能,接触角为120.25°。S9工艺制备的涂层具有最强的亲水性能,接触角仅为15.15°。研究结果可为工程应用涂层工艺的选择提供一定的参考依据和分析思路。     

射频反应磁控溅射制备MoS_2薄膜结构及光学性能

采用射频反应磁控溅射技术,在不同气压下制备了二硫化钼薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见光光谱仪等对薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行了表征、分析。结果表明:利用射频反应磁控溅射制备的MoS_2薄膜,表面平整、颗粒均匀、致密,缺陷少;沉积气压1.2Pa条件下制备的薄膜结晶度最好;薄膜的光学带隙随沉积气压先增大后减小,1.2Pa时光学带隙最大,为1.69e V。薄膜光学带隙的变化是由沉积气压引起薄膜结晶度变化和形成缺陷不同所致。     

退火对反应磁控溅射制备ITO薄膜性能影响

采用铟锡合金靶 (铟 锡 ,90 - 10 ) ,通过直流反应磁控溅射在玻璃基片上制备出ITO薄膜 ,并在大气环境下高温退火处理。研究了退火温度对薄膜结构、光学和电学性能的影响。研究表明 ,随着退火温度升高薄膜的电学特性得到很大提高     

粉末靶磁控溅射制备F掺杂SnO2薄膜的结构及光学性能

采用粉末靶射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备氟掺杂二氧化锡(FTO)薄膜。结果表明:制备的样品为多晶薄膜,具有二氧化锡的四方金红石结构。沉积气氛的含氧量增加,会使薄膜的主要择优取向由(211)转变成(110)。除沉积气氛中无氧的超厚薄膜外,其他FTO可见光区平均透光率可达90%。     

退火对反应磁控溅射制备ITO薄膜性能影响

采用铟锡合金靶(铟-锡，90-10)，通过直流反应磁控溅射在玻璃基片上制备出ITO薄膜，并在大气环境下高温退火处理。研究了退火温度对薄膜结构、光学和电学性能的影响。研究表明，随着退火温度升高薄膜的电学特性得到很大提高。     

磁控溅射法在玻璃基片制备VO_2薄膜的结构与性能

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了VO2薄膜。采用XRD、AFM和红外光谱仪研究了不同基片温度所得薄膜的结构、光学性能和相变特性。实验结果表明,薄膜的结晶程度随基片温度的增加而增加,并且VO2具有(011)择优取向。基片温度在400℃以上的VO2薄膜均出现较好的相变特性,500℃时的薄膜相变特性最佳。薄膜的红外透过率随着沉积温度的增加而逐渐增加。     

靶基距对射频磁控溅射法制备氟碳膜的结构与性能影响

采用射频磁控溅射法,以聚四氟乙烯(PT-FE)为靶,氩气为载气,在再生纤维素基底上制备了氟碳膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角测试仪对氟碳膜的表面形貌、表面结构和表面性能进行了研究.结果表明,该法制得的氟碳膜是由纳米粒子组成的岛状结构,岛的表面起伏不平.这种氟碳膜由-CF3-CF2-、...     

镶嵌靶磁控溅射Cu-W薄膜的结构与力学性能

为研究W含量对Cu-W薄膜的结构与力学性能的影响,用磁控溅射工艺制备Cu-W薄膜,靶材为镶嵌组合型。薄膜的成份、结构、表面形貌分别选用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)进行表征。薄膜屈服强度σ_0.2和裂纹萌生临界应变ε_c、弹性模量E及显微硬度H分别用微小力测试系统和纳米压痕仪进行测试。结果表明,调整W靶的面积占比即可控制薄膜成分,当W靶的面积占比从5%增至25%时,Cu-W薄膜的W含量(原子分数)从2.30%逐渐提高到15.10%,且薄膜中存在fcc Cu(W)亚稳准固溶体。随W含量的增加,Cu-W薄膜的平均晶粒尺寸从28 nm逐渐减小至18 nm,准固溶度从1.30%(原子分数)W逐渐增至9.50%W,薄膜的表面光洁度提高。随W含量的增加,Cu-W薄膜的屈服强度σ_0.2和显微硬度H提高较为明显,弹性模量E稍有增加,而裂纹萌生临界应变ε_c则减小。Cu-15.10%W薄膜具有最小的平均晶粒尺寸和最高的表面光洁度,其屈服强度...     

电弧增强磁控溅射制备的纳米复合Si-C-N超硬薄膜的结构与性能

耐磨、韧性好的超硬薄膜工程应用价值大。采用电弧增强磁控溅射(AEMS)技术在GCr15轴承钢表面制备了纳米复合Si-C-N超硬薄膜,研究了薄膜的形貌、相组成、硬度、韧性和摩擦磨损性能。结果表明:薄膜中纳米SiC与Si3N4晶体弥散分布于C-C,C=C以及N-C组成的非晶相基体中,形成了纳米晶/非晶复合组织结构,显著提高了薄膜的硬度和韧性,增强了薄膜的抗摩擦磨损性能;薄膜的硬度为(36.5±3.9)GPa,断裂韧性为(4.15±0.28)MPa.m1/2,稳定摩擦系数为0.27左右。     

脉冲偏压对磁控溅射制备ITO薄膜性能的影响

室温下,利用脉冲偏压辅助射频磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了铟锡氧化物(ITO)薄膜。研究了当占空比为20%时,脉冲偏压大小对薄膜结构、形貌、光电特性的影响。实验结果表明:当偏压为40V时,薄膜(400)方向晶粒尺寸最大,为60.6nm,此时薄膜结晶程度最好,其电阻率和霍尔迁移率分别为3.78×10~(-4)Ω·cm、33.22 cm2·V~(-1)·s~(-1),可见光波段平均透过率为85%,性能优异。     

基底温度对磁控溅射制备ZnO薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射,在Si基底上制备了ZnO薄膜.采用电子薄膜应力分布测试仪、X射线衍射和傅立叶变换红外光谱仪等检测手段研究了基底温度对其应力、微结构及光学性能的影响.ZnO薄膜在(002)晶面具有良好的c轴取向.在基底温度为200～300 ℃范围内,ZnO薄膜具有良好的结晶性能和较均匀的应力分布.红外光谱在430cm-1附近出现了Zn-O键的振动吸收峰.     

磁控溅射制备TiO2薄膜的亲水性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,并分别在300℃、400℃、500℃下进行热处理.用紫外吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、接触角测定等分析方法研究了制备工艺、热处理和紫外光照射时间对薄膜表面亲水性的影响.结果表明,经紫外光照射或热处理后的TiO2薄膜表面表现出明显的超亲水性,而制备工艺的变化对亲水性的影响不明显.光谱、AFM分析表明,导致薄膜表面亲水性的原因在于薄膜表面微结构的变化.     

磁控溅射制备CrNx薄膜及其结构和性能研究

采用反应磁控溅射技术制备了CrNx薄膜,并研究了氮气分压对CrNx薄膜的沉积速率、结构和摩擦系数的影响.研究发现采用反应磁控溅射技术能有效地抑制靶中毒现象,薄膜的沉积速率变化仅仅是由于氩和氮对靶的溅射产率不同造成的.通过调节不同的氮分压,可将CrNx薄膜的结构在很大的范围内调控,从Cr到Cr2N,到无定形,一直到CrN多种结晶形态的变化.且制备出的CrNx薄膜晶粒细小致密,晶粒和粒径分布都很均匀,晶粒在几十纳米左右.CrN薄膜的摩擦系数在0.70左右,无定形态CrNx和Cr2N的摩擦系数相对比较小,在0.20～0.30之间;Cr薄膜与钢球和氮化硅球对磨的摩擦系数相差比较大,分别为0.55和0.72.     

制备参数对磁控溅射CoSi2薄膜织构的影响

采用射频磁控溅射法溅射CoSi2合金靶材制备CoSi2薄膜,研究了制备参数对薄膜织构的影响。结果表明,CoSi2薄膜中存在(111)或(220)织构。织构的形成受溅射参数的影响。溅射功率越大,溅射气压越低,(111)织构越强烈。当基底温度增加时,织构经历了先增强后减弱的过程。