沉积工艺对磁控溅射TiAlN薄膜微观形貌及性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在Q235钢基体上制备了TiAlN薄膜,研究了沉积工艺参数对薄膜微观形貌、力学性能及耐腐蚀性能的影响规律,通过扫描电镜、纳米力学探针、划痕测试仪对薄膜的微观形貌和力学性能进行表征,并利用盐雾试验和电化学极化测试研究了薄膜在含Cl-环境中的腐蚀行为。结果表明,随着N_2流量的升高,TiAlN薄膜的硬度和结合力先升高后降低,当N_2流量为10sccm时,薄膜具有最高的硬度和结合力,分别为30.7GPa和44.2N,其耐腐蚀性能最优。随着Al靶功率的增加,薄膜的硬度和结合力先增大后减小,当Al靶功率为90W时,薄膜的硬度和结合力达到了最大值,分别为28.6GPa和38.4N,具有最佳的抗腐蚀性能。随着基体温度的升高,薄膜的硬度和结合力逐渐增大,基体温度低于300℃时,增大幅度较明显,基体温度高于300℃时,二者增加幅度趋于平缓,薄膜表现出优异的耐腐蚀性能。     

非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的抗高温氧化行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在Q235钢基体上制备了TiAlN薄膜,通过精密电子天平、纳米力学探针、划痕测试仪及扫描电镜等测试分析,研究了薄膜氧化动力学行为、薄膜显微硬度和结合力的变化规律及不同温度下氧化后薄膜表面形貌演变规律,探讨了Ti AlN薄膜的抗高温氧化机制。结果表明,在700℃以上TiAlN薄膜的氧化动力学行为服从抛物线规律。随着氧化温度的升高,薄膜的显微硬度和结合力逐渐下降,当氧化温度升高到800℃时,薄膜具有较高的显微硬度和结合力,分别为19.3 GPa和32.1 N,表现出良好的抗高温氧化性能。当氧化温度升高到900℃时,薄膜表面出现了明显的鼓包和裂纹,此时薄膜发生了严重氧化,薄膜已失去对基体的保护作用。     

N2 流量对磁控溅射 TiAlN 薄膜耐腐蚀性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在Q235钢和单晶硅基片上制备了TiAlN薄膜,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、纳米力学探针、划痕测试仪对薄膜的微观组织结构和力学性性能进行研究;采用盐雾试验和电化学极化测试技术研究了薄膜在含Cl-环境中的腐蚀行为与电化学特性。结果表明,随着N_2流量的升高,TiAlN薄膜的硬度和弹性模量先升高后迅速降低,当N2流量为10sccm时,薄膜具有最高的硬度和结合力,分别为30.7GPa和44.2N。盐雾试验240h后,N_2流量为10sccm时的TiAlN薄膜表面腐蚀最轻微,表现出了良好的抗盐雾腐蚀性能;电化学测试结果表明,在3.5%NaCl溶液中,N2流量为10sccm时Ti Al N薄膜腐蚀电流密度最小,仅为1.38×10~(-4)m Acm·~(-2),,约为N2流量为16sccm时薄膜的1/4,表现出优异的耐腐蚀性能。     

沉积压力对磁控溅射Mg薄膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法在氧化锆固体电解质表面制备了Mg金属薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积压力(0.9～2.1Pa)对薄膜形貌和结构的影响.结果表明:随着沉积压力的提高,薄膜结晶程度逐渐变差,晶粒尺寸减小,表面粗糙度增大;薄膜呈(002)择优生长的柱状晶结构,且随着沉积压力的提高薄膜厚度先增加后减小.     

TC4钛合金表面磁控溅射TiAlN涂层的组织与性能

采用TiAl合金靶材,在TC4钛合金基材表面以不同磁控溅射工艺沉积制备了TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别分析了不同工艺制备的TiAlN涂层的表面形貌、表面成分及相结构,并对TiAlN涂层的耐蚀性、耐磨性等进行了研究。结果表明,采用磁控溅射工艺可在TC4钛合金表面制备出表面相对平整且结构致密的TiAlN涂层;沉积了TiAlN涂层的TC4钛合金试样的表面性能得到了提高,其磨损失重量和TC4钛合金基材相比降低了80%,耐盐雾腐蚀性能达到了保护级9级。     

工艺参数对非平衡磁控溅射Ti/TiN/Ti(C,N)薄膜硬度的影响

 采用中频非平衡磁控溅射工艺，在316L不锈钢、高速钢和硬质合金3种基体材料上制备Ti/TiN/Ti(C,N)膜系的硬质薄膜。通过改变工作气氛、基体负偏压等工艺参数，对制备薄膜的硬度进行检测分析，结果表明：在Ti(C,N)薄膜的制备中，工作气氛和基体负偏压是影响薄膜硬度的主要因素。当工作气体的通入比例C2H2/(N2+Ar)＜1/9时，薄膜硬度较高。当通入的乙炔(C2H2)流量增加时，会明显降低薄膜硬度。当基体负偏压在一定范围内增加时，薄膜硬度随之逐渐提高；当负偏压增加到200 V时，薄膜硬度最大；负偏压超过200 V，薄膜硬度明显下降。基体材料对薄膜硬度的影响较大，在不同基体材料上镀制同一种硬质薄膜时，薄膜硬度不同；3种基体材料上沉积薄膜的硬度数316L不锈钢基体上的薄膜硬度最低。     

TiN薄膜沉积条件对组织结构和结合力的影响

在不同沉积时间和基板温度下,采用反应磁控溅射的方法在Ti6Al4V基板上沉积Ti N薄膜,溅射过程中固定溅射总压、溅射功率、氮氩流量比等沉积条件.利用XRD、SEM分别研究了薄膜的微观结构和表面、截面形貌,利用显微硬度仪和划痕仪分别测量了薄膜的硬度和膜基结合力.研究结果表明:随着沉积时间的增加,薄膜硬度和膜基结合力均有增大趋势;随着基板温度的升高,Ti N薄膜择优取向由(111)转向(200)晶面,表面形貌由三角锥转变为片层状,硬度和膜基结合力均呈现升高趋势.     

高功率脉冲复合直流磁控溅射制备类金刚石薄膜的结构与性能北大核心

采用高功率脉冲复合直流磁控溅射技术,以工作气压、基底偏压和靶电压为影响因素设计正交试验进行类金刚石(DLC)薄膜的制备研究,采用扫描电镜(SEM)、纳米硬度计、拉曼光谱和3D轮廓仪等对DLC膜层进行结构与性能分析。结果表明:制备得到的DLC薄膜厚度约为1μm,硬度在10.00～25.00 GPa之间,最高可达24.29 GPa;对DLC薄膜拉曼峰进行高斯拟合得到位于1 520～1 540 cm^(-1)处的特征峰G峰和1 330～1 370 cm^(-1)处的特征峰D峰。在3个影响因素中,基底偏压对膜层厚度、硬度、致密性及sp3含量的影响最大,而靶电压及工作气压对膜层结构性能影响较小。随着基底偏压的增加,薄膜厚度逐渐减小,硬度逐渐增大;峰强比Id/Ig逐渐减小,sp3含量逐渐增大,且薄膜截面由疏松多孔的柱状结构变为孔隙较少的致密结构。     

溅射电流和时间对钼薄膜电学性能的影响

钼薄膜作为电极和布线材料在太阳能电池和薄膜晶体管的制造中具有重要应用价值。磁控溅射作为一种制备钼薄膜的主要手段,其溅射工艺对钼薄膜的性能有着重要的影响。本文通过改变溅射电流和时间制备了具有不同形貌的钼薄膜,并对其电学性能进行了比较,从而得到了较为适合的钼薄膜溅射工艺。     

射频反应磁控溅射制备氧化铬薄膜技术及性能

研究了采用射频反应溅射方法制备氧化铬耐磨镀层的技术和薄膜的性能.结果表明,采用金属靶材进行射频反应溅射时,由于靶材与反应气体的反应,会出现两种溅射模式,即金属态溅射和非金属态溅射,非金属态溅射模式的沉积速率很低.氧化铬薄膜的硬度主要决定于薄膜中Cr₂O₃含量,在供氧量不足时会生成低硬度的CrO,制备高硬度氧化铬薄膜需要采用尽可能高的氧流量进行溅射.采用在基片附近局域供氧,可以实现高溅射速率下制备出高硬度的氧化铬薄膜.     

基底温度对反应磁控溅射氮化铝薄膜的影响

采用反应磁控溅射法结合加热控温电源,在光学玻璃基底上制备氮化铝(AlN)薄膜,通过X射线衍射(XRD)技术对薄膜样品物相结构进行分析,利用纳米压痕仪测试薄膜样品的硬度及弹性模量,用椭圆偏振仪及光栅光谱仪测试了薄膜样品的光学性能,分析和研究了基底温度对AlN薄膜的结构及性能的影响.结果表明,用此方法获得的AlN薄膜呈晶态,属于六方晶系,温度对AlN(100)面衍射峰强度影响不大,但对(110)面衍射峰的影响较大,因而温度对AlN的择优取向有一定影响.AlN(100)峰半高宽随温度升高而减小,表明晶粒尺寸随温度升高有变大趋势.随沉积温度升高,薄膜硬度从150℃的8 GPa增加到350℃的10 GPa左右,随基底温度升高,薄膜的硬度增加.弹性模量随温度的变化趋势与硬度的基本一致.在可见光区域AlN薄膜透过率超过90％,基本属于透明膜.基底温度对薄膜折射率也有较明显影响,折射率大致随温度升高而增大,但由椭偏测试及透射谱线分析得到的厚度结果表明,随温度升高,AlN薄膜的沉积速率下降.     

氮气流量对TiN 薄膜组织结构及力学性能的影响

采用磁控溅射方法在不锈钢表面沉积TiN薄膜,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、CSPM5500扫描探针显微镜、X射线衍射仪、往复式摩擦磨损仪等分析测试手段,研究氮气流量对薄膜形貌、成分、结构、硬度、表面粗糙度、耐磨损等性能的影响.结果表明,随着氮气流量的增加,薄膜的显微硬度、膜厚都逐渐降低,膜基结合力逐渐增加,膜基结合力在16 mL/min时达到最大67.2 N;表面粗糙度和平均摩擦系数均在8 mL/min时最低.随着氮气流量增加,薄膜主要生长取向由(200)晶面转向(111)晶面生长;TiN薄膜的颜色也随氮气流量增大而加深,8 mL/min和12 mL/min时为金黄色,4 mL/min和16 mL/min时颜色较差.      

氮离子束轰击对电弧离子镀已沉积的TiAlN膜层性能影响的研究

采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助电弧离子镀沉积设备,利用N离子束轰击高速钢W18Cr4V基材上电弧离子镀已沉积完毕的TiAlN膜层。研究了不同能量的N离子束轰击对TiAlN膜层表面形貌、显微硬度和相结构的影响。SEM分析表明:TiAlN膜层表面"大颗粒"消失,凹坑浅而平整,粗糙度降低。X射线衍射分析表明:无N离子轰击时,TiAlN膜层是由TiAlN相和Ti2AlN相组成;随着轰击能量的增加,TiAlN膜层的相结构没有发生变化,但TiAlN(111)取向减弱,而(200)和(220)取向均增强;Ti2AlN(211)取向减弱。力学性能测试表明:N离子束轰击,使膜层的显微硬度由原来的2 100HV0.01提高到2 300HV0.01。     

磁控溅射与电子束蒸发制备Ti薄膜性能的研究

为了研究不同制备方法对薄膜性能的影响,分别利用磁控溅射法和电子束蒸发法在长有500 nm厚的SiO2薄膜的Si(100)晶圆上制备了生长速度为1.0 nm/s,厚度为100 nm的Ti薄膜,并对薄膜的厚度、表面形貌、电阻、反射率及应力进行了测试。相比于电子束蒸发法,磁控溅射法制备的薄膜表面晶粒更加均匀致密,表面缺陷少,粗糙度较小,薄膜具有更低的电阻、应力以及更高的反射率。试验结果表明,磁控溅射法制备的薄膜电性能优于电子束蒸发法。电子束蒸发法制备的薄膜应力具有较大的变化范围,可用于多层膜之间的应力匹配调试。同时,也可以通过减少薄膜表面结构缺陷,减小薄膜表面粗糙度来提高薄膜的性能。     

CNx薄膜的制备和表征

采用在纯氮气氛中磁控溅射高纯石墨靶的方法成功地制备了碳氮薄膜.研究表明,碳氮膜的硬度不仅与薄膜中的氮含量有关,更重要的是与碳氮原子之间的结合状态有关.C≡N键有利于薄膜硬度的提高.高溅射功率和高偏压能促进碳氮叁键的形成,从而提高薄膜硬度.     

W掺杂改性TiAlN涂层的微结构及性能研究

为详细研究W元素掺杂对TiAlN涂层的微结构及性能的影响,采用Ti₄₀Al₆₀、Ti₃₈Al₆₀W₂和Ti₃₆Al₆₀W₄三种靶材制备了Ti_0.43Al_0.57N、Ti_0.42Al_0.54W_0.04N和Ti_0.40Al_0.53W_0.07N三种涂层,并使用能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕研究W元素掺杂对TiAlN涂层的成分、微观结构、力学性能、热稳定性和抗氧化性的影响。结果表明：三种涂层均呈面心立方结构;W的掺杂对涂层的硬度无明显影响,Ti_0.43Al_0.57N、Ti_0.42Al_0.54W_0.0...     

钛合金表面多弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积了TiAlN涂层。金相截面组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示,制备出的膜层连续、光滑、孑L隙率低、组织致密;X射线衍射分析表明,膜层的相结构中大致含有以下组成相：（Ti,A1）N、Ti2A1N、Ti。用EDS能谱分析对膜层中的元素含量进行了测定,发现Al元素出现了成分负偏析。性能测试表明,TiAlN膜具有较高的硬度和膜／基结合力。     

射频磁控溅射法制备Ti掺杂ITO薄膜的厚度对膜结构与光电性能的影响

利用Ti掺杂ITO靶材,采用单靶磁控溅射法在玻璃基底上制备厚度为50~300 nm的ITO:Ti薄膜。借助X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、可见光分光光度计、霍尔测试系统和四探针电阻测量仪,研究薄膜厚度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明:ITO:Ti薄膜呈现(400)择优取向,随薄膜厚度增加,薄膜的结晶程度增强,晶粒度增大,薄膜更致密。随薄膜厚度增加,薄膜的均方根粗糙度和平均粗糙度以及电阻率都先减小再增加,薄膜厚度为250 nm时,表面粗糙度最小,蒋膜厚度为200 nm时,电阻率最低,为2.1×10-3?·cm。不同厚度的薄膜对可见光区的平均透过率都在89%以上。     

溅射氮分压对Zr-Nb-N薄膜结构与特性的影响

在不同溅射氮分压条件下,采用射频反应磁控溅射技术于单晶硅片表面制备了Zr-Nb-N薄膜。EDS、TEM和XRD分析表明,随着氮分压的升高,薄膜中N含量上升,Nb含量下降,细晶组织粗化,同时单一相Zr-Nb-N固溶体出现NbN与ZrN两相分离。采用四探针电阻测试仪和显微硬度计分别测量了薄膜的方阻和显微硬度,结果表明随着氮分压的升高,薄膜的方阻降低,显微硬度先升高后降低。     

不锈钢表面溅射沉积氮化钛薄膜的结构与性能分析

采用直流反应磁控溅射法,通过改变溅射时间在不锈钢表面溅射氮化钛薄膜。采用分析天平、SEM、XRD和显微硬度计等对薄膜的质量增加率、微观结构、外观形貌和显微硬度进行研究。结果发现随着溅射时间增加,薄膜的质量增大,厚度逐渐增加。XRD分析表明,TiN薄膜晶体结构为面心立方结构。溅射沉积氮化钛膜具有择优取向性:随溅射时间增加,由混合晶面生长向(111)择优取向变化;随着溅射时间增加,显微硬度总体呈上升的趋势。