阴极弧等离子体沉积NbN薄膜

利用磁过滤等离子体沉积装置，结合金属等离子体积技术，在Si基底上分别用动态离子束增强沉积和非增强沉积的方法来制备NbN膜，对二者予以比较，并探讨了非增强沉积过程中基底温度对NbN膜层的影响，温度升高使膜层中N的含量先呈上升趋势，随后又稍微降低，温度升高促进晶粒生长，使晶粒尺寸变大，从室温到约300℃的温度下得到的薄膜在（220）峰表现出很强的择优取向，500℃的沉积温度下，（220）峰变的很弱，（200）峰表现出择优取向，500℃时膜层中得到单一的δNbN相；表面形貌方面，温度越低，薄膜越不完整，在500℃左右才能得到光滑完整的NbN膜。与非增强沉积相比，增强沉积不需加热，在温下就能得到光滑致密的NbN膜，膜层中N的含量更高，且没有明显的择优取向。     

脉冲偏压对磁过滤阴极电弧离子镀ta-C薄膜性能的影响

在不同脉冲偏压值下采用90°弯管磁过滤阴极电弧离子镀于硅片表面制备四面体非晶碳膜(Ta-C),研究了脉冲偏压对薄膜硬度、沉积速率、表面形貌及键价结构的影响。结论表明,薄膜沉积速率随脉冲偏压值的增加呈先增后减趋势,偏压值与膜层硬度值呈负相关性,高的偏压会抑制膜层中sp3键的形成,还能在一定程度上抑制大颗粒形成。本文研究内容为工业应用中通过脉冲偏压调整优化膜层综合性能提供参考。     

氩气氛环境下真空阴极弧制备ta-C涂层电弧电流效应

利用真空阴极弧技术在M2高速钢和单晶硅表面沉积ta-C薄膜,重点研究了电弧电流对沉积过程中等离子体行为,以及涂层的截面形貌、厚度、结构和膜-基结合强度的影响。结果表明,随着电弧电流从40A增加到100A,基体电流由1.36A增加到3.95A,等离子体中Ar离子数目的增加速率高于C离子。随着电弧电流由40A增加到60A,涂层沉积速率基本不变约为6nm/min。在这一过程中,电子对Ar的离化所导致对涂层的轰击溅射效应优于C离子/原子在沉积过程中的传递效应,因此弧流增加而沉积速率基本不变。随着弧流由60A继续增加到100A以后,C离子/原子在沉积过程中的传递效应导致沉积速率提高优于Ar离子的溅射作用,因此沉积速率增加到8.1nm/min。电弧电流为80A时,I_D/I_G比值最小为0.31,表明涂层具有最高的sp~3含量。因此,在Ar气氛下制备ta-C涂层时,要得到较优质的ta-C涂层,需要合适的弧流。制备涂层的膜-基结合强度最高可达HF 1,可进行工业应用。     

碳复合材料基体的磁场排列

前言业已证明沥青碳——碳复合材料基体的断裂行为受到倾错结构的支配。裂缝被转移或其改变,取决于倾错的类型和结构特征。复合材料性能的改进,可通过这些倾错结构的最优化来实现。通过磁场作用的碳中间相排列提供了这种可能。有关磁场效应的本研究的目的是为     

磁过滤阴极真空弧沉积法制备TiAlN薄膜的研究

采用磁过滤阴极真空弧沉积技术在不同的真空室压强（N2流量）状态下制备TiAlN薄膜，讨论了N2流量对TiAlN薄膜各项性能的影响。并对薄膜的成分、结构和性能进行了测试。测试结果表明：获得薄膜较好，真空室压强对薄膜的厚度、摩擦系数和纳米硬度都有着重要的影响。     

CVD生长金刚石薄膜衬底负偏压增强成核效应

基于已经得到的实验结果的分析，本文较详细地讨论了低压化学气相沉积（ＣＶＤ）金刚石薄膜过程中，衬底负偏压对金刚石成核的增强效应，明确阐述了负偏压增强成核的作用机理，并且讨论了这种效应作为提高金刚石在非金刚石衬底表面成核密度的一种方法所具有的优点以及存在的不足。     

负偏压对多弧离子镀TiN薄膜结构和沉积速率的影响

采用多弧离子镀设备在抛光后的高速钢表面沉积TiN薄膜,在其他参数不变的情况下,着重考察偏压对薄膜的沉积速率的影响.实验结果表明,随着负偏压的增加,沉积速率不断增加,但在负偏压达到一定值后,沉积速率又随偏压增大而减小.     

阴极电弧沉积TiN薄膜研究

对真空阴极电弧沉积TiN装饰膜的沉积工艺和膜层性能的关系进行了研究。结果表明:适当选择N_2分压和负偏压对于改善基体表面离子轰击清洗效果、减少液滴分布、保证膜层颜色和提高膜层耐蚀性至关重要。另外,X射线织构分析表明:(220)织构随负偏压加大而增加,而(111)织构则随N_2分压增大而增加,这可由离子轰击诱导织构效应解释。     

阴极真空弧源沉积氟化类金刚石薄膜的结构与性能研究

采用脉冲磁过滤阴极真空弧源沉积系统(FCVA)在单晶硅基片上制备了含氟量不同的一系列氟化类金刚石膜(a-C:F).重点研究了氟掺杂对非晶态碳基薄膜结构、机械性能和疏水性能的影响.薄膜的成分和结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)和激光拉曼光谱(Raman)进行了表征,薄膜表面形貌和粗糙度采用原子力显微镜(AFM)进行了分析.使用纳米压痕仪测量了薄膜硬度,纳米划痕仪测量了膜基结合力.采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.结果表明,随着CF4流量的逐渐增加,薄膜的氟化程度逐渐增强,膜中最大氟含量达45.6 at%;薄膜呈典型的类金刚石状结构,但薄膜的无序化程度增强;由于-CFn+的刻蚀,薄膜表面更加致密化、粗糙度逐渐减小.薄膜的机械性能良好,硬度在12GPa以上.薄膜的疏水性能得到增强,与双蒸水之间的最大接触角达106°,接近于聚四氟乙烯(PTFE,110°).     

基体偏压对中频磁控溅射沉积DLC膜结构的影响

利用中频非平衡磁控溅射技术,以氩气和甲烷混合气体为工作气体,在载玻片和单品硅片上沉积含氢的类金刚石簿膜.改变加载在基体上的负偏压,在0～400 V范围内,制备5种偏压值下的薄膜,研究偏压对薄膜结构的影响.用光学显微镜和AFM考察薄膜的光学形貌;激光Raman谱定性分析膜的化学组分;VFIR分析其C-H键合类型;纳米压痕法测量膜的硬度.结果表明:当基体上施加偏压-100 V时,可以有效地提高沉积粒子与基体结合力以及溥膜的致密性,薄膜中正四面体的sp3结构和sp3CHn含最增加,纳米硬度提高.     

塑料基体低温沉积ITO薄膜的研究

综述了塑料基体低温沉积ITO薄膜国内外的最新研究现状,并指出了现在存在的问题,认为实现低温沉积、保证薄膜的光电性能和改善薄膜表面质量是3个关键技术.同时结合自己的研究工作,提出了相应的解决方法和建议.     

不同工艺制备的ta-C和ta-C:N薄膜表面粗糙度研究

采用FCVA工艺成功制备了ta-C薄膜,采用ECR-CVD工艺对部分ta-C薄膜试样进行氮等离子体处理,制备了ta-C:N薄膜.对两种薄膜的表面粗糙度与元素含量、沉积工艺参数之间的关系进行了研究.通过AFM对薄膜表面粗糙度进行了分析,通过XPS对薄膜的元素含量进行了分析.试验结果显示,沉积条件对薄膜厚度和元素含量具有明显的影响.对ta-C薄膜进行氮等离子体处理后,其表面粗糙度有一个明显的起伏变化.研究结果表明,氮能改变DLC薄膜表面的粗糙度.元素含量也随着薄膜的厚度变化而变化.     

真空阴极弧离子镀类金刚石碳（DLC）膜的碳弧稳定性研究

选用氩气、氩气加氢气、氩气加乙炔等气体作为介质，石墨作为靶材进行真空阴极弧离子镀来制备类金刚石碳膜。石墨电弧有其独特的电弧特性曲线，不同气体介质对碳弧特性的影响不同，磁场的大小对电弧的稳定性有很大作用，碳弧下基片偏流随电弧电压的增加而减小，试验得到表面光滑的类金刚石碳（DLC）膜，对膜的表面进行了SEM分析。     

阴极偏压对Zn-Ni合金镀层电沉积行为的影响

碱性锌酸盐体系电沉积Zn-Ni合金镀层的研究还不系统。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDX)、电化学阻抗谱(EIS)等研究了碱性锌酸盐体系中A3钢表面Zn-Ni合金镀层的共沉积行为,考察了阴极偏压对Zn-Ni合金镀层成核/生长速率的影响规律。结果表明:通过恒电流电沉积技术得到的Zn-Ni合金镀层表面平整光亮,镀层中Ni含量为10.6%;Zn-Ni合金镀层的沉积过程遵循异常共沉积机制,镀液中的Zn2+阻碍了Ni2+的阴极还原反应过程;Zn-Ni合金镀层的沉积速率随着阴极偏压的变负而呈指数规律提高。     

磁过滤真空阴极电弧技术弧电流对四面体非晶碳薄膜性能的影响

研究了磁过滤阴极真空电弧技术中不同弧电流(20~100 A),制备的四面体非晶碳薄膜性能的影响。通过对薄膜厚度、薄膜硬度、表面形貌以及sp3键含量随弧电流的变化结果进行了测试。结果表明,当弧电流从20增大至100 A,表征薄膜sp杂化碳含量的ID/IG从0.212增加到1.18,显示制备薄膜的sp3键含量逐渐减少,同时sp2键在逐渐增加。随着弧电流值上升,薄膜硬度增加,表明其值与弧电流值呈正相关性,高的弧电流使通过磁过滤器的大颗粒等离子体数增加,从而薄膜表面形貌易于沉积大颗粒,导致薄膜表面质量下降。因此,选择合适的弧电流值可优化Ta-C薄膜制备工艺,本文研究内容为工业应用中通过弧电流调整优化膜层综合性能提供参考。     

阴极弧离子源磁过滤器的磁场设计与数值模拟

对于阴极弧离子源,磁过滤器的磁场设计是提高其性能的关键技术之一。针对现有磁过滤器对大颗粒过滤不足之处,本文利用永磁体优化磁过滤器的磁场位形,并且增大磁过滤器出口面积等方法,对弯管磁过滤器进行结构和磁场优化设计。由模拟结果可知:此过滤器具有弯管过滤、Bilek偏压、较大的出口面积、出口平面磁场强度大小均匀分布等优点。     

阴极恒电流法电沉积SnS薄膜

用阴极恒电流沉积法制备SnS薄膜。研究了溶液的pH值、离子浓度比、电流密度等电沉积参数对薄膜组分的影响,得出制备SnS薄膜的理想的工艺条件为:pH=2.7,Sn2+:S2O32-=1:5,J=3.0mA·cm-2,t=1.5h,并制备出了成分为Sn0.995S1.005的膜层。用扫描电镜观察了该薄膜的表面形貌,用X射线衍射分析了其物相结构,表明它是具有正交结构的SnS多晶薄膜,晶粒大小不一,在200-800nm之间。用分光光度计测量了该薄膜在400-3000nm波段的透射光谱和吸收光谱,发现其在400-900nm波段的透过率较低,在950-1000nm附近有明显的吸收边,在波长大于1000nm后其透过率较大。     

氧化锌薄膜的阴极恒电流沉积和表征

以铜片为阴极,采用恒电流法从硝酸锌溶液中电沉积出氧化锌薄膜.分别讨论了溶液浓度和温度对薄膜结构和组成的影响,结果表明,在低浓度和低温时将有金属锌析出.通过电化学交流阻抗对薄膜的结构进行了表征,分析表明氧化锌薄膜具有一种外层粗糙、内层致密的双层结构.     

磁场辅助等离子体增强化学气相沉积

本文根据螺线管线圈内部磁场的分布规律，以及磁场对等离子体内部电子的作用原理，设计了磁场辅助的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统，并且研究了在PECVD系统中获得均匀磁场的方法。而后，以SiH4和N2为反应气体，在低气压下沉积了SiN薄膜。测量了SiN薄膜的沉积速率，折射率，表面形貌等参数。验证了磁场分布的均匀性，分析了磁场在等离子体增强化学气相沉积系统中的作用。