磁控溅射工艺对FeCrCoNiMn氧化物薄膜质量的影响

目的 探究氧气浓度、基底温度和溅射功率对高熵合金氧化物薄膜成分、膜基结合力和硬度的影响，分别找出某一工艺参数的改变对性能的影响趋势，并总结影响因素和规律。方法 采用射频磁控溅射方法在Si(100)基体上制备不同工艺参数下的(FeCrCoNiMn)Ox薄膜，结合X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、划痕仪、纳米压痕仪分析薄膜的物相结构、成分组成、膜基结合力、硬度和弹性模量。结果 薄膜为FCC结构。膜基结合力、硬度和弹性模量随着氧气浓度的增加，分别由4.85 N、6.06 GPa、137.8 GPa提高至6.56 N、14.51 GPa、189.4 GPa，最后降至3.75 N、7.52 GPa、144.9 GPa。薄膜的膜基结合力、硬度和弹性模量随着基底温度的升高而升高，分别由3.6 N、12.58 GPa、164.2 GPa升高到5.05 N、14.51 GPa、189.4 GPa。随着溅射功率的提高，膜基结合力由5.05 N提高至8.25 N，硬度和弹性模量呈先升高后降低的趋势。结论 与普通FeCrCoNiMn合金薄膜相比，氧原子的引入使(FeCrCoNiMn)Ox薄膜拥有更大的混合熵，增强了其固溶强化效应。氧气浓度和溅射功率对薄膜成分的影响较大，基底温度对成分无明显影响。适当提高氧气浓度和溅射功率可以有效提高薄膜的力学性能，在温度为350 ℃时膜基结合力和硬度均最好。

Effects of Magnetron Sputtering Process on Quality of FeCrCoNiMn Oxide Films