基于Comsol的矩形磁控溅射靶磁场模拟与分析

磁控溅射靶表面磁场分布与靶材刻蚀特性、薄膜沉积均匀性密切相关.为确定合适的磁控靶结构参数以改善靶材表面水平磁场分布均匀性,采用Comsol软件建立矩形平面磁控溅射靶三维模型,对靶材表面磁场分布进行模拟与分析,研究永磁体结构尺寸和磁轭尺寸对磁场分布的作用规律,得到靶材表面水平磁场分布均匀、水平磁感应强度范围合理的溅射靶结...     

多工位磁控溅射镀膜系统膜厚均匀性的研究

本文建立了多工位公自转磁控溅射系统镀膜过程的物理模型,通过把基片运动与镀膜过程的模拟结合在一起,运用时间步长划分的算法仿真公自转系统下矩形靶沉积的三维膜厚分布,并使用同样的方法计算纯自转磁控溅射系统沉积薄膜的厚度分布,最后将两个结果进行对比.研究表明,随着自转与公转速度比例的调节,公自转系统在最优转速比0.5时所制得的薄膜厚度均匀性较纯自转系统得到明显地改善,此结论与实验结果保持一致.     

靶材刻蚀对磁控溅射镀膜厚度分布的影响

为考察实际磁控溅射镀膜生产过程中由于靶材不断刻蚀消耗而造成的膜厚分布变化,文中就圆形磁控溅射靶建立了沉积模型,采用泰勒级数展开方式得到了薄膜分布的三阶近似解,并采用数值积分的方法计算出不同溅射角分布和靶基距时新靶和旧靶的相对厚度分布.计算结果表明溅射角分布的变化对膜厚分布影响较小,而靶基距变化影响较大;随着靶基距增加,...     

基于改进型遗传算法的薄膜厚度及光学常数反演

准确的测量薄膜的厚度和光学常数,在薄膜的制备、研究和应用中都十分重要。借助Cauchy色散模型和P阶评函数,通过薄膜透过率测量曲线,用改进的遗传算法对透过率曲线进行全光谱拟合,从而反演得到薄膜的厚度和光学常数。理论验证是对电子束蒸发制备的TiO_2和反应磁控溅射制备的Si_3N_4薄膜进行测试拟合,计算得到的结果与文献报道的一致,误差小于0.5%。     

静电喷枪喷涂模型的数值模拟与试验研究

为了获得静电喷涂漆膜厚度分布沉积模型,对空气场-静电场耦合作用下的涂料粒子在平面涂敷件上的厚度分布进行了数值模拟分析,得到了空间静电场电势及场强分布。模拟了喷雾粒子的运动轨迹,得出喷雾粒子速度分布图,并分析电场对喷雾颗粒的沉积作用,分析结果显示在研究的范围内电场越强,沉积在工件上的喷雾粒子越多。通过试验验证了数值模拟结果,采用遗传算法对试验数据进行分析,得出漆膜厚度符合4阶多项式阶拟合曲线分布。     

多轮廓型腔结构件磁控溅射类金刚石碳膜附着机理研究

多轮廓型腔结构件具有复杂的内腔,普通镀膜方法对工件内腔镀膜过程中存在膜基结合力差、靶材利用率低、薄膜厚度不均匀致密、内腔死角无法镀膜等诸多问题。针对这些问题,研究采用多靶头旋转式柱状磁控溅射靶,在镀膜机的不同位置安装多靶多材,使靶能够自由旋转来实现复杂内腔壁定向镀膜和膜层均匀性的需要;同时采用梯度复合膜结构来改善单一膜层所存在的膜基结合力差、易于从基体上剥离等问题,通过选择合适的基片温度等磁控溅射工艺参数来提高膜与基片界面之间的附着强度,从而实现在多轮廓型腔结构件的复杂内腔壁镀厚度均匀、致密连续的功能性DLC复合薄膜。     

中频对靶反应磁控溅射Al2O3、TiO2、ZrO2功能薄膜的特性研究

利用中频对靶磁控溅射技术,分别制备出厚度低于5 μm、表面光滑的TiO2、ZrO2、Al2O3 3种功能薄膜.研究了不同工艺条件下薄膜的成膜速率和表面形貌,用四探针法测量了材料的薄膜电阻,并表征了膜层材料在大气压热等离子射流急速加热条件下的抗热冲击特性.     

超薄铝膜的制备与透光率的研究

当铝(Al)膜的厚度在100nm时,可以作为一种光学薄膜使用.用这种超薄铝膜制成光学元件具有耐激光以及损耗小等特点,在大功率激光系统中将得到应用.利用高纯铝靶,运用直流磁控溅射法制备了超薄铝膜,利用双光束分光光度计研究了其光学性质,测试了超薄铝膜的制备条件,如工作压强、靶基距、溅射时间等对薄膜的光学性质的影响.得到了工作压强、靶基距及溅射功率与薄膜的光学性质之间的关系.     

Cu/CuNi薄膜热电偶动态特性理论与实验研究

具有快速响应特性的薄膜热电偶非常适用于测量瞬变温度,其动态特性理论分析一直都是研究的重点和难点。以流体为被测对象,提出了以对流换热为边界条件的薄膜热电偶一维非稳态传热模型,并依据此模型模拟Cu/CuNi薄膜热电偶阶跃温度响应,同时利用迅速投掷法对用磁控溅射法制备的热结点厚度为1μm的Cu/CuNi薄膜热电偶进行动态标定。模拟和实验结果都表明薄膜热电偶阶跃响应近似于一阶系统,可以用时间常数来反映动态特性,理论和实测的时间常数分别为4.28ms和7.89ms。从结果可以看出,理论值接近实验值,从而验证了该模型的合理性,为进一步提高薄膜热电偶的动态特性提供了理论基础。     

基于蒙特卡罗模拟的快速剂量计算方法研究

本文应用蒙特卡罗算法建立了一个光子虚拟源模型，用于模拟计算任意形状和强度的外照射放射治疗的射束分布。建立的源模型包含一个由方形网格元素组成的光子通量矩阵，定位于距离加速器靶下方20cm处。通过使用蒙特卡罗模拟代码包BEAMnre，模拟粒子加速器治疗头各部件中的传输过程，获得源模型所在平面的光子通量和能谱分布，并进行重构，以反映物理射束经过加速器射束成形部件后所引起的形状改变。通过比较6MV光子柬3个标准方野的深度剂量和离轴比分布的计算结果和测量结果，取得了较好的吻合。通过对不规则野剂量分布的计算和测量结果的等剂量线进行比较，在90％和50％等剂量区吻合较好，在10％低剂量区稍有差异。本文提出的光子虚拟源模型能够较为精确地模拟计算任意形状和强度的外照射放射治疗射束分布。     

基于响应曲面法的溅射沉积薄膜工艺参数优化

为了研制出适用于高温等恶劣环境且性能优良的用于切削力测量的合金薄膜传感器,结合新型合金薄膜材料的基本性能和离子束、磁控溅射技术,研究了新型薄膜传感器的制作工艺,建立了影响薄膜溅射速率的试验分析模型,研究了氩气流量、氩气工作压强及溅射功率三个因素对薄膜溅射速率的影响,应用响应曲面法对模型进行了优化,并运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,建立了溅射速率的等值线和响应面,从而确定了各因素的最佳水平范围,实现了工艺参数的优化。     

Ni80Cr20合金薄膜制备影响因素的试验研究

利用直流磁控溅射的方法制备Ni80Cr20合金薄膜,以氩气流量、氩气工作压强、溅射功率作为三因素进行正交试验,在溅射时间相同的条件下分别测试了薄膜厚度、表面粗糙度、电阻率并进行了极差分析。分析结果表明:在一定范围内,氩气工作压强与溅射功率对薄膜厚度的影响较大;在氩气工作压强为3.0Pa时,薄膜厚度与溅射功率近似成正比关系;随着氩气流量的增大,Ni80Cr20薄膜厚度呈现先增大后减小的趋势;在氩气流量为50cm~3/min时,薄膜厚度达到最大值;各因素对薄膜表面粗糙度及电阻率影响不明显。     

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。     

薄膜磁敏元件基片的选择与制备

本文论述了薄膜磁敏元件对基片的要求，依此要求选择硅和高密度铁氧体为基片，上部制备SiO2作绝缘膜。重点讨论了用射频溅射法制备SiO2膜。文章就溅射条件和膜特性进行了实验，给出实验结果。     

Cross-Section preparation for tem of film-substrate combinations with a large difference in sputtering yields

The preparation of cross-section samples of thin films for TEM, may be difficult and tedious, especially if the difference in chemical or physical etching rates is large between the film and the substrate. In this paper, a method is presented whereby cross-sections can be prepared even if the film and the substrate have a large difference in sputtering yield. By utilizing the strong angular dependence of the sputtering yield and sputter at a low ion incidence angle with respect to the substrate surface of 7–12° and, furthermore, by avoiding sputtering parallel to the interface, samples with homogeneous thickness can be obtained. The technique is demonstrated on reactively sputtered titanium nitride coatings on high speed steel substrates. The difference in sputtering yields is about three for this film-substrate combination with the substrate being sputtered fastest.     

溅射气压和衬底温度对Si1-xGex薄膜结构和光吸收性能的影响

采用射频磁控溅射法沉积了Si1-xGex薄膜,研究了溅射气压、衬底温度对薄膜结构、厚度、表面形貌、表面成分及光吸收性能的影响。结果表明:薄膜均为微晶结构且相组成不随溅射气压和衬底温度的改变而改变;随着溅射气压升高,薄膜结晶性能降低,升高衬底温度使其结晶性能提高;随气压或温度的升高,薄膜厚度均先增大后减小,在1.0Pa或400℃达到最大值;随温度的升高,薄膜表面团簇现象消失并变得平整致密,气压为8.0Pa时,表面有孔洞和沟道;随气压升高,薄膜中锗含量降低,光吸收强度减小,光学带隙增大;衬底温度的变化对光学带隙影响不大。     

磁控溅射技术进展及应用(上)

近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。     

磁控溅射技术进展及应用(下)

近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。     

内燃机活塞表面瞬态温度传感器的研制

针对内燃机活塞表面温度变化迅速的特点,研制了一种瞬态温度传感器用于测量活塞表面温度。采用直流脉冲磁控溅射的方法将NiCr薄膜直接溅射沉积在高温烧结后嵌有NiCr、NiSi丝的陶瓷元件端面,NiCr薄膜外侧溅射Si3N4保护膜。传感器外壁选用带螺纹的304不锈钢作为铠装套筒。采用自行研制的薄膜热电偶静动态标定系统对所研制的瞬态温度传感器进行标定,结果表明:所研制的传感器在50~400℃范围内具有良好的线性和热稳定性,其塞贝克系数在39~41μV/K之间,非线性误差小于0.34%,重复性好;热接点薄膜厚度为355nm时,传感器的响应时间为41.7μs,且响应时间随着薄膜厚度的增大而增加;该瞬态温度传感器可以满足曲轴转速为1800r/min的内燃机活塞表面瞬态温度测试的需求。