采用輝光放電發(fā)射光譜（GDOES）測(cè)試分析方法研究了磁控濺射功率、工作氣壓、基片溫度等工藝參數(shù)對(duì)鈦膜厚度、密度、擴(kuò)散層的影響。結(jié)果表明,在0.2 Pa工作氣壓條件下,在100～300 W范圍內(nèi)濺射功率與沉積速率呈近似線性關(guān)系;在濺射功率200 W條件下,工作氣壓在0.2～0.7 Pa范圍內(nèi)的沉積速率較為穩(wěn)定,約為16 nm/min,而增大工作氣壓將顯著降低鈦膜密度,工作氣壓0.2 Pa對(duì)應(yīng)的鈦膜密度達(dá)到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa對(duì)應(yīng)的鈦膜密度僅為3.26 g/cm~3;基片溫度顯著影響了鈦膜與鉬基片之間的擴(kuò)散層厚度,在濺射功率200 W、工作氣壓0.2 Pa條件下鍍膜300 min,基片溫度100℃下的擴(kuò)散層厚度為487 nm,250℃下則達(dá)到814 nm。 

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【部分圖文】：

磁控濺射鍍膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在本實(shí)驗(yàn)采用的GDOES方法中,鈦元素的靈敏度系數(shù)已通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鈦試樣進(jìn)行標(biāo)定,η=7.0×10-8 g/(cm2·s·V)。GDOES對(duì)鈦膜的濺射速率v經(jīng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)后,結(jié)果由圖2給出:可以看出線性關(guān)系良好,速率v=0.04 μm/s。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

通過(guò)稱重法計(jì)算鈦膜的密度與濺射功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3(b)所示,可以看出,功率為100 W時(shí),膜的致密度較低,僅為3.7 g/cm3;當(dāng)功率上升后,致密度逐漸提高,200 W時(shí)的致密度達(dá)到峰值4.4 g/cm3,相對(duì)密度達(dá)97.8%;但是隨功率進(jìn)一步升高后,致密度反而開(kāi)始下降。圖4(a)是各樣品鈦元素的光譜信號(hào)曲線,5組樣品均出現(xiàn)明顯平臺(tái)區(qū)域,區(qū)域內(nèi)光譜信號(hào)達(dá)到峰值且較為穩(wěn)定,可視作樣品的鈦膜區(qū)域,并由區(qū)域時(shí)間計(jì)算出鈦膜的厚度;可以看出,100 W時(shí)平臺(tái)區(qū)光譜信號(hào)最低,僅約215 V;功率增大后光譜信號(hào)升高,200 W時(shí)最高,約250 V;超過(guò)200 W后,光譜信號(hào)開(kāi)始逐漸下降。圖4(b)反映了各樣品鈦膜區(qū)域的鈦元素濃度均在94%～98%之間,滿足正常使用要求,說(shuō)明鈦膜鍍制工藝過(guò)程中并未引入其他雜質(zhì)。

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