本文關(guān)鍵詞：高功率脈沖磁控濺射圓筒內(nèi)表面制備Cr薄膜的研究

  更多相關(guān)文章： 磁控濺射 內(nèi)筒 高功率 放電特性 濺射工藝 力學(xué)性能

【摘要】：薄膜制備技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、生物、軍事等各個(gè)領(lǐng)域,在特殊環(huán)境下工作的器件常常需要在其表面制備一層薄膜來滿足應(yīng)用需求。本文通過高功率脈沖磁控濺射技術(shù)(HPPMS)在圓筒內(nèi)表面制備Cr的薄膜,通過光纖光譜儀對(duì)濺射過程發(fā)射光譜進(jìn)行診斷,并對(duì)其放電特性進(jìn)行分析,再在不同工藝下制備Cr薄膜并通過光學(xué)顯微鏡、SEM、劃痕儀、顯微硬度儀等測(cè)試方法對(duì)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能進(jìn)行了分析。在直流濺射和高功率脈沖磁控濺射的光譜診斷中,直流濺射的激發(fā)態(tài)Ar原子特征譜線強(qiáng)度很高,而Cr的特征光譜強(qiáng)度一般,高功率濺射中Cr元素的特征光譜強(qiáng)度大大提升,而Ar元素的光譜也明顯下降,證明了高功率脈沖磁控濺射中金屬離化率明顯高于直流濺射的。隨著功率的提升,整體光譜強(qiáng)度明顯隨之增大;隨著壓強(qiáng)的提升,光譜強(qiáng)度沒有發(fā)生明顯變化。本文研究了Cr靶高功率脈沖磁控濺射放電特性,發(fā)現(xiàn)隨著氣壓從0.2Pa增加到1.4Pa,脈沖電流先出現(xiàn)明顯增大,但增加幅度越來越小最后保持穩(wěn)定;當(dāng)靶電壓從450V上升到650V,脈沖電流出現(xiàn)明顯升高,且其提升幅度也越來越大;當(dāng)脈沖頻率從20Hz增加到150Hz,脈沖電流并無明顯變化,只出現(xiàn)了略微增大的趨勢(shì);當(dāng)脈沖寬度從50μs增大到250μs時(shí),脈沖電流先迅速增大,但在脈寬達(dá)到100μs時(shí)脈沖電流就基本保持穩(wěn)定,脈寬為250μs時(shí)出現(xiàn)了明顯的電流平臺(tái)。隨著靶電壓的提高,氣體離子能量增大,Cr靶濺射產(chǎn)額增大,從而濺射粒子的能量和數(shù)量都增大,薄膜的沉積速率明顯提升。當(dāng)圓筒內(nèi)徑增大,薄膜沉積速率明顯降低,這是因?yàn)榈刃О谢嗟脑龃笫篂R射粒子能量損失或者被吸引回靶材。工作氣壓和基體偏壓對(duì)薄膜形貌和沉積速率的影響都較為復(fù)雜。隨著靶電壓和基體偏壓的提高,薄膜的膜基結(jié)合力都增大;圓筒內(nèi)徑增大時(shí),膜基結(jié)合力也呈增大趨勢(shì);工作氣壓提高時(shí),膜基結(jié)合力逐漸下降。當(dāng)靶電壓和基體偏壓逐漸提高,薄膜顯微硬度值都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：磁控濺射 內(nèi)筒 高功率 放電特性 濺射工藝 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-20
• 1.2.1 圓筒內(nèi)表面處理技術(shù)的發(fā)展10-14
• 1.2.2 磁控濺射技術(shù)14-19
• 1.2.3 高功率脈沖磁控濺射19-20
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法22-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-24
• 2.2.1 多功能離子注入與磁控濺射設(shè)備22-23
• 2.2.2 磁控濺射電源23-24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法24-25
• 2.4 分析測(cè)試方法25-27
• 2.4.1 發(fā)射光譜診斷25
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡（SEM）分析25
• 2.4.3 劃痕儀膜基結(jié)合力測(cè)試25-26
• 2.4.4 顯微硬度分析儀26-27
• 第3章Cr靶磁控濺射發(fā)射光譜分析及其放電特性研究27-39
• 3.1 Cr靶磁控濺射發(fā)射光譜分析27-32
• 3.1.1 發(fā)射光譜法27
• 3.1.2 直流濺射過程光譜分析27-29
• 3.1.3 高功率脈沖濺射過程光譜分析29-30
• 3.1.4 直流與高功率濺射發(fā)射光譜對(duì)比30-32
• 3.2 Cr靶HPPMS放電特性的研究32-37
• 3.2.1 工作氣壓對(duì)靶電流的影響32-33
• 3.2.2 工作電壓對(duì)靶電流的影響33-35
• 3.2.3 脈沖頻率對(duì)靶電流的影響35-36
• 3.2.4 脈沖寬度對(duì)靶電流的影響36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第4章Cr靶圓筒內(nèi)表面HPPMS工藝的研究39-50
• 4.1 靶電壓對(duì)薄膜微觀形貌的影響39-41
• 4.2 工作氣壓對(duì)薄膜微觀形貌的影響41-44
• 4.3 基體偏壓對(duì)薄膜微觀形貌的影響44-46
• 4.4 圓筒內(nèi)徑對(duì)薄膜微觀形貌的影響46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第5章 薄膜力學(xué)性能的研究50-61
• 5.1 薄膜膜基結(jié)合力的測(cè)試分析50-57
• 5.2 薄膜顯微硬度的測(cè)試分析57-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田修波;吳忠振;石經(jīng)緯;鞏春志;楊士勤;;高離化脈沖磁控放電與濺射技術(shù)[A];薄膜技術(shù)高峰論壇暨廣東省真空學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

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本文編號(hào)：541947