Al₂O₃具有較高的硬度和耐磨損性,良好的熱傳導(dǎo)性、光學(xué)透過(guò)性以及化學(xué)穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于光電器件、機(jī)加工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域。常用的物理氣相沉積（PVD）方法只有在較高的基片溫度下（>500℃）才能夠獲得性能更好的晶態(tài)Al₂O₃薄膜,這在很大程度上限制了Al₂O₃薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)這一難題,本研究提出了孿生靶反應(yīng)高功率脈沖磁控濺射（Twin Targets Reactive High Power Impulse Magnetron Sputtering,TTR-HiPIMS）技術(shù),采用Langmuir探針、等離子體質(zhì)譜（MS）和2維PIC-MCC（Particle in Cell-Monte Carlo collision）模擬等手段對(duì)放電過(guò)程中的等離子體參數(shù)進(jìn)行了研究,揭示了孿生靶放電不對(duì)稱性的形成機(jī)制,并實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量γ-Al₂O₃薄膜的低溫制備。采用Langmuir探針和等離子體質(zhì)譜研究了磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)（鏡面... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

電離輔助磁控濺射裝置示意圖[34]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-4-表1-2Cr2O3與α-Al2O3的晶格常數(shù)[36]Table1-2LatticeparametersofCr2O3andα-Al2O3[36]Oxideaaxis(nm)caxis(nm)Mismatch(%)Cr2O30.4951.364.0α-Al2O30.4761.2994.7(a)Theα-Cr2O3/Al2O3interfaceregion(b)Magnificationoftheareamarkedin(a)(c)Magnificationoftheareamarkedin(a)圖1-2α-Al2O3在Cr2O3模板上進(jìn)行局部外延生長(zhǎng)的HRTEM照片[37]Fig.1-2HRTEMimagesoflocalizedepitaxialgrowthofα-Al2O3onCr2O3[37]1.2.3再濺射結(jié)晶法Zhang等[41,42]在沒(méi)有任何額外電離離子源輔助的情況下，在Al2O3薄膜制備過(guò)程中間歇性利用再濺射技術(shù)，在較低溫度下制備了具有一定結(jié)晶度的Al2O3薄膜，

第1章緒論-5-其使用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-3所示。這一技術(shù)主要通過(guò)濺射步和再濺射步來(lái)實(shí)現(xiàn)提高Al2O3薄膜中晶體相含量的目的。在濺射步中，首先將磁控放電的工作氣壓固定在0.5Pa，并將基片加熱到300℃，然后利用RF磁控濺射技術(shù)在基片上沉積一定厚度的非晶Al2O3薄膜；而在再濺射步中，首先關(guān)閉靶材上施加的RF電壓，同時(shí)使用金屬擋板遮擋濺射靶材，在保持基片溫度和Ar/O2流量比不變的前提下，將工作氣壓升高到5Pa，隨后對(duì)基片施加頻率為50kHz、幅值為800V、占空比為50%的負(fù)脈沖電壓，促使基片周圍產(chǎn)生等離子體放電，利用放電產(chǎn)生的等離子體對(duì)沉積好的非晶薄膜的轟擊來(lái)促使Al2O3薄膜結(jié)晶。最后，多次重復(fù)以上兩個(gè)步驟以獲得實(shí)際應(yīng)用中需要的薄膜厚度。使用這一方法沉積的Al2O3薄膜的原子力顯微鏡（AtomicForceMicroscope,AFM）和TEM照片如圖1-4所示。圖1-3包含再濺射技術(shù)的磁控濺射裝置示意圖[42]Fig.1-3Schematicdrawingofthemagnetronsputteringsystemwithresputteringtechnique[42](a)AFMimage(b)Cross-sectionTEMimage圖1-4利用再濺射結(jié)晶法沉積的Al2O3薄膜[41]Fig.1-4Al2O3filmdepositedbymagnetronsputteringwiththeresputteringtechnique[41]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]平面直流磁控濺射放電等離子體模擬研究進(jìn)展[J]. 邱清泉,勵(lì)慶孚,蘇靜靜,Finely Jim.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2007(06)



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