直流脉冲磁控溅射铜膜的结构与性能研究

采用直流脉冲磁控溅射法制备铜膜,利用X射线衍射法分析薄膜相结构,通过扫描电镜观察薄膜形貌,基于纳米压痕载荷-位移曲线计算薄膜的硬度、弹性模量和接触刚度,同时采用显微硬度法测量薄膜硬度,系统研究了溅射功率和偏压对铜膜结构和力学性能的影响。结果表明,通过纳米压痕载荷-位移曲线计算薄膜力学性能是可靠的。随着溅射功率的增大,铜膜生长取向几乎无变化,均呈无择优生长状态,弹性模量、接触刚度基本不变,硬度略有减小;偏压增大会使铜膜呈现明显的(111)取向生长,接触刚度、弹性模量和硬度呈下降趋势。     

基底温度对直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的影响研究

采用反应直流磁控溅射镀膜法,在氮气分压为0.9Pa、不同基底温度下、玻璃基底上制备了纳米多晶Cu3N薄膜,并研究了基底温度对薄膜结构和性能的影响。结果表明,当基底温度为100℃及以下时,薄膜以[111]方向择优生长为主;在150℃及200℃时,薄膜以[100]方向择优生长为主;250℃时开始出现Cu的[111]方向生长,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体,只有明显的Cu晶体。随基底温度的升高,薄膜的沉积速率在13～28nm/min呈U型变化,低温和高温时较高,150℃时最低;薄膜的电阻率显著降低;薄膜的显微硬度先升后降,100℃时显微硬度最大。     

磁控溅射法制备铁氧体薄膜的界面结合强度研究

利用磁控溅射法在单硅晶基底和玻璃基底上沉积铁氧体薄膜,采用AFM观察薄膜的微观形貌,采用划痕法测试薄膜的界面结合强度,测试结果表明:由于两种不同材质上沉积的薄膜粗糙度缘故,硅晶/铁氧体薄膜的临界载荷为19.7N,其划痕形貌为裂纹状扩展,玻璃/铁氧体薄膜的临界载荷为5.3N,其划痕形貌为剥落状。     

不同基底上Ni微结构镀层结合强度的研究

在玻璃基底上溅射Ti或Cr/Cu种子层,并对Ti基板表面进行预处理,研究基底表面粗糙度、热处理温度对于Ni微结构镀层结合强度的影响。结果表明,基底表面粗糙度、热处理温度对Ni微结构镀层与基底的结合强度有较大影响,经过200℃的热处理,溅射Ti及Cr/Cu种子层与Ni微结构的结合强度提高近1倍。通过EC-SPM、SEM等分析手段,初步探讨了结合强度的影响机制。     

铝基板磁控溅射离子镀铜的研究

磁控溅射是七十年代发展起来的一种新型溅射技术。由于沉积速度快、镀覆面积大、镀膜均匀,以及镀膜的附着性较好等优点,磁控溅射成了一种应用愈来愈广泛的涂覆技术,被用来在各种材料(金属、陶瓷、玻璃、塑料、涤纶薄膜和纸张等)表面上沉积各种用途的外接膜。关于磁控溅射镀膜技术已有相当多的论述,但是把磁控溅射技术做为金属材料表面合金化的一种手     

基底结构对纳米铜膜光电性能影响

采用射频磁控溅射法,在涤纶机织布、纺粘非织造布、针织布、纤维膜表面沉积纳米铜薄膜,并用紫外-可见分光光度计与四探针测试仪测试样品透光和导电性能,用彩色摄像机观察溅射样品的表面形貌,用毛管流动孔隙仪测试不同基底孔隙大小及分布,并对结果进行比较分析。结果表明,基底布表面结构形貌与孔隙大小对样品光透射率、导电性能均产生影响。随基底布孔隙率的增加,样品透射率提高,导电性能减弱,针织布由于其松散的线圈结构使得其表面电阻难以测知。     

Ti表面磁控溅射Nb膜的研究

Ti表面磁控溅射Nb膜作为Ti与其他金属连接的合金层或过渡层有着重要的研究意义和实用价值.本文研究了基体温度、薄膜厚度、真空退火对Nb膜附着性和组织结构的影响,应用扫描电镜观察了膜层表面和界面,用X射线衍射分析研究了膜层物相组成,用划痕法测试了薄膜的附着性.结果表明薄膜组织为纤维状晶粒;溅射时对基体适当加热有利于成膜的致密性;一定温度范围内的真空退火可以提高附着性,但不显著,温度达到500 ℃后,薄膜发生剥落;Nb膜厚度从500 nm增加到2000 nm,晶粒变大,附着性变差;溅射及退火过程中均无新相生成.     

磁控溅射抗EMI金属膜的研究

首先对金属屏蔽的机理以及Schelkunoff电磁屏蔽理论进行了分析,然后采用磁控溅射的方法在PET塑料上沉积了Cu/1Cr18Ni9Ti,并采用波导的方法对样品的屏蔽效能进行了测试.研究表明单次反射损耗对屏蔽效能的贡献最大,双面金属膜层比单面金属膜层具有更高的屏蔽效果.     

负偏压增强金刚石膜与衬底结合强度的理论研究

由于金刚石与Si有较大的晶格失配度和表面能差,利用化学气相沉积(CVD)制备金刚石膜时,金刚石在镜面光滑的Si表面上成核率非常低.而负衬底偏压能够提高金刚石在镜面光滑的Si表面上的成核率,表明金刚石核与Si表面的结合力也得到增强.利用负偏压增强CVD系统制备金刚石膜时,气体辉光放电产生的离子对Si表面轰击,使得Si衬底表面产生了微缺陷(凹坑),增大了金刚石膜与Si衬底的结合面积.本工作主要从理论上研究离子轰击对金刚石膜与Si衬底结合力的影响.     

直流磁控溅射沉积钽膜的结构与性能研究

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了钽薄膜,研究了溅射气压和电流对钽膜相结构、表面形貌、硬度以及耐磨性的影响。XRD结果表明:钽膜主要由α(体心立方结构) β(四方体结构)混合相组成,在合适的实验条件下(0.65 Pa、0.6 A)可以得到单一的α相结构,并呈现(110)择优取向。随着溅射电流的提高,钽膜中β相减少,α相由(110)择优取向变成随机取向;压强的提高导致了α相减少,并且在0.8 Pa时发生了部分β相转变,膜层逐渐转变成以β相为主的两相结构。AFM结果表明粗糙度随压强的增大而提高。随着气压和电流的提高,钽膜的显微硬度增大,而耐磨性则呈现下降的趋势。大的电流和低的气压有利于获得-αTa。     

PCVD TiN膜基结合强度初探

等离子体增强化学气相沉积(PCVD)是一项新工艺，特别适合于制备保护复层，不过这项工艺用在模具钢上沉积超硬复层还处于实验研究阶段．如果这种复层能在模具上成功地涂复就可以期望获得外硬内韧的模具，其使用寿命也将大大延长。本文对这个问题进行了探索并取得初步成效。     

磁控溅射镀银膜抗变色性研究

银膜在大气中容易失光变色,严重影响其应用.研究其经过防变色处理后的抗变色能力有着重要的意义.利用RSFM-4直流磁控溅射机在纯铜片上制备了银膜,用几种不同的防变色工艺进行处理,然后分别在SO2气体、H2S气体和Na2S溶液中进行银膜变色加速试验,并进行综合评级.试验结果表明:浸涂BTA保护剂的银膜能取得很好的抗SO2效果,浸涂DJB-823的银膜在H2S气氛里的保护能力非常突出;化学和电化学钝化方法均能提高银膜抗Na2S溶液的能力.     

磁控溅射工艺参数对涤纶织物表面沉积铜膜性能的影响

在室温条件下采用射频磁控溅射法在涤纶平纹机织物表面沉积纳米Cu薄膜,借助原子力显微镜(AFM)观察镀膜前后样品表面变化。通过分别改变镀膜时间、溅射功率和气体压强,研究其对样品透光性和导电性的影响。实验结果表明,经Cu镀层处理的涤纶平纹织物对紫外光和可见光的吸收能力明显优于原样。溅射压强增加,透光性能增强,铜膜方块电阻增加,导电性能减弱;镀膜时间延长和溅射功率增加,样品透射率降低,屏蔽紫外线和可见光效果明显,在溅射时间接近15min和溅射功率增加到120W后,样品屏蔽效果不明显,铜膜方块电阻随溅射功率增加而减小,导电性能增强。     

碳化硅颗粒表面磁控溅射镀铜膜的研究

采用直流磁控溅射方法,在SiC颗粒表面成功地沉积了金属铜膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)等测试仪器对其表面形貌和组份进行了表征.重点讨论了不同的沉积条件对薄膜结晶的影响,并用X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征.结果表明,溅射镀膜时,通过控制SiC颗粒的运动方式,可以在其表面镀上均匀、连续和致密的金属膜.溅射时间越长或溅射功率越大或温度越高,都有利于薄膜结晶.     

磁控溅射制备硅铝阻隔膜的研究

采用磁控溅射技术以10%Si～90%Al合金为靶材,通入O2将Si氧化成SiO2,Al氧化成Al2O3,在普通PET薄膜表面制备具有高阻隔性无机阻隔薄膜层,以增加其阻隔性.传统的磁控溅射法制备SiO2膜工艺,大多采用射频溅射法,但其成本较高,效率较低,无法充分满足大面积工业化镀膜生产的需要.而采用10%Si～90%Al合金不仅可以实现直流溅射工艺,而且测量结果表明,薄膜的阻隔性得到大幅度提高.     

直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的热稳定性研究

用直流磁控溅射方法,在氮气分压为0．5Pa、不同的基底温度下,于玻璃基底上制备了Cu3N薄膜。当基底温度为100℃及以下时,温度越高薄膜的结晶程度越好。当基底温度在100℃以上时,随着基底温度的升高,薄膜的结晶程度逐渐减弱,200℃时结晶已很弱,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体。薄膜的电阻率随基底温度的变化不大,薄膜的沉积速率随基底温度的升高在18～30nm／min之间近似地线性增大,薄膜的显微硬度随基底温度的升高而略有降低。对基底温度为室温和100℃下制备的氮化铜薄膜进行不同温度下的真空退火,研究了它们的热稳定性。XRD测试表明,薄膜在200℃时开始出现分解,350℃时完全分解。比较在基底温度为室温和100℃下制备的样品,发现室温下制备的氮化铜薄膜比100℃下制备的氮化铜薄膜稳定。     

磁控溅射制备Al掺杂氮化铜薄膜研究

利用磁控共溅射方法在玻璃基底上制备出了Al掺杂Cu_3N薄膜,研究了其晶体结构、表面形貌、光学特性和电学特性。XRD结果表明Al掺杂没有引起峰位的明显变化,说明Al替代了Cu的位置或者进入晶界处,并且随掺杂含量升高,结晶度降低;扫描电子显微镜图像表明Al掺杂之后使得氮化铜晶粒形状变得不规则,晶界变得模糊,说明Al掺杂会抑制氮化铜晶体的生长;通过光学透射谱计算得到光学带隙,Al掺杂降低了氮化铜薄膜的光学带隙,并随着掺杂含量的增加而逐渐减小,实现了Al掺杂氮化铜薄膜光学带隙的连续可调,带隙减小源于Al外层电子的局域态进入氮化铜的带隙间,增加了中间态。同时四探针的测试也表明掺杂之后电阻率变小。     

直流磁控溅射膜厚分布实测与数值模拟研究

基于直流磁控溅射的基本原理,通过对小圆形磁控溅射平面靶的特点分析,建立了磁控溅射系统的几何模型,推导出了膜厚分布的数学理论模型。借助MATLAB数学软件,计算了不同靶基距下膜厚分布的理论数据,分析了靶基距变化时膜厚分布的特点。实测了两种不同靶基距下膜厚的分布,通过与理论数据的对比,验证了模型的可靠性。理论模型与实测数据的分析表明:随着靶基距的逐渐增大,膜厚的变化率减缓,膜层的平均厚度降低,膜厚分布的均匀性提高;在靶基距一定的情况下,增宽靶材的刻蚀区域会提高膜层厚度及其均匀性;基板上的膜厚分布大致呈现从中心到边缘逐渐变薄的趋势,膜层最厚的位置随着靶基距的增大,从靶材刻蚀最深处在基板上的投影位置,逐渐向基板中心转移。     

基底的结构形态与磁控溅射织物导电性能的关系

通过磁控溅射方法使得金属粒子与织物结合在一起,制备导电织物。并对不同基材磁控溅射织物的导电性能测试,分析比较了涤纶针织布、涤纶机织物、纯棉机织物和纸板上溅射铜膜的导电性能。采用扫描电子显微镜(SEM)对织物进行表征,观察基底的表面形貌。研究了基布的连续性和致密性对导电性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明:不同的基底材料对磁控溅射镀膜织物的导电性能影响有一定的差异,基底材料结构越致密、表面越连续,其导电性能越好。