本文關(guān)鍵詞：雙脈沖高功率磁控濺射放電特性及CrN薄膜沉積研究

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【摘要】：高功率磁控濺射技術(shù)具有膜層致密、膜基結(jié)合力好以及薄膜均勻等優(yōu)點(diǎn),但是其較低的沉積速率成為制約其發(fā)展的重要因素。針對(duì)高功率沉積速率低的缺點(diǎn),國內(nèi)外提出了很多解決方法,包括直流復(fù)合脈沖高功率技術(shù)和MPP技術(shù),但這幾種技術(shù)在提高高功率沉積速率的同時(shí)降低了高功率的離化率。針對(duì)高功率磁控濺射技術(shù)的缺點(diǎn),本文提出了一種新型的雙脈沖復(fù)合高功率磁控濺射技術(shù)。通過電壓較高的引燃脈沖激發(fā)高密度等離子體,再利用電壓較低的工作脈沖維持等離子體放電,并降低高功率磁控濺射的靶材回吸作用。通過雙脈沖高功率在真空室Cr靶放電,研究了不同引燃脈沖電壓與脈寬,不同工作脈沖電壓與脈寬以及不同氣壓對(duì)單位功率下靶材平均電流與到達(dá)基體的離子數(shù)的影響,并通過光譜分析不同參數(shù)下靶材表面等離子體中Ar(0)、Ar(1+)以及Cr(0)特征譜線強(qiáng)度。分別在不同引燃脈沖電壓與引燃脈沖脈寬條件下制備了CrN薄膜。通過分析其表面與截面形貌、相結(jié)構(gòu)、硬度、壓痕以及摩擦磨損特性,研究不同引燃脈沖參數(shù)對(duì)CrN薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響。雙脈沖高功率在真空室Cr靶放電與光譜特性表明,雙脈沖高功率離化率以及濺射Cr原子數(shù)比傳統(tǒng)高功率更多。引燃脈沖電壓、脈寬越高,工作脈沖電壓越高,轟擊到基體的離子數(shù)越多;工作脈沖脈寬約寬,轟擊到基體的離子數(shù)越少。隨著引燃脈沖電壓、脈寬,工作電壓的增加,Ar(0)光譜強(qiáng)度減小,Ar(1+)與Cr(0)光譜強(qiáng)度增加。隨著工作脈沖脈寬的增加,Ar(0)、Ar(1+)與Cr(0)的光譜強(qiáng)度增加。隨著氣壓的增加,Ar(0),Ar(1+)光譜強(qiáng)度增加,Cr(0)光譜強(qiáng)度先增加后減小。通過對(duì)雙脈沖高功率制備的CrN薄膜研究發(fā)現(xiàn),雙脈沖高功率沉積速率最大約為傳統(tǒng)高功率的3倍。隨著引燃脈沖電壓以及脈寬的升高,沉積速率先增加后減小,CrN(111)衍射峰向小角度偏移,內(nèi)應(yīng)力增大。并且其顯微硬度隨之增加,摩擦系數(shù)減小。
【關(guān)鍵詞】：磁控濺射 雙脈沖 放電特性 光譜特性 沉積速率
【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】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 課題背景9
• 1.2 磁控濺射技術(shù)9-22
• 1.2.1 磁控濺射原理10-11
• 1.2.2 高功率磁控濺射技術(shù)11-22
• 1.3 雙脈沖磁控濺射技術(shù)的提出22-23
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 第2章 試驗(yàn)材料材料及方法24-30
• 2.1 試驗(yàn)材料制備及試驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.1.2 試樣制備24
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.2 試驗(yàn)方法25-30
• 2.2.1 雙脈沖高功率放電特性及光譜試驗(yàn)25-28
• 2.2.2 CrN薄膜的制備28-29
• 2.2.3 分析測(cè)試方法29-30
• 第3章 雙脈沖高功率放電特性的研究30-49
• 3.1 雙脈沖高功率與單脈沖高功率放電特性的對(duì)比30-32
• 3.2 引燃脈沖電壓對(duì)雙脈沖高功率放電特性的影響32-35
• 3.3 引燃脈沖脈寬對(duì)雙脈沖高功率放電特性的影響35-38
• 3.4 工作脈沖電壓對(duì)雙脈沖高功率放電特性的影響38-41
• 3.5 工作脈沖脈寬對(duì)雙脈沖高功率放電特性的影響41-44
• 3.6 氣壓對(duì)雙脈沖高功率放電特性的影響44-47
• 3.7 本章小結(jié)47-49
• 第4章 雙脈沖高功率光譜特性的研究49-60
• 4.1 雙脈沖高功率與傳統(tǒng)高功率光譜特性的對(duì)比49-52
• 4.2 引燃脈沖電壓對(duì)雙脈沖高功率光譜特性的影響52-53
• 4.3 引燃脈沖脈寬對(duì)雙脈沖高功率光譜特性的影響53-54
• 4.4 工作脈沖電壓對(duì)雙脈沖高功率光譜強(qiáng)度的影響54-56
• 4.5 工作脈沖脈寬對(duì)雙脈沖高功率光譜特性的影響56-57
• 4.6 氣壓對(duì)雙脈沖高功率光譜特性的影響57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-60
• 第5章 雙脈沖高功率制備的CrN薄膜結(jié)構(gòu)性能研究60-76
• 5.1 工藝參數(shù)對(duì)CrN薄膜表面與截面的影響60-65
• 5.1.1 傳統(tǒng)高功率制備的CrN薄膜表面與截面形貌60
• 5.1.2 引燃脈沖電壓對(duì)CrN薄膜表面與截面的影響60-63
• 5.1.3 引燃脈沖脈寬對(duì)CrN薄膜表面與截面的影響63-65
• 5.2 工藝參數(shù)對(duì)CrN薄膜結(jié)構(gòu)的影響65-66
• 5.2.1 引燃脈沖電壓對(duì)CrN薄膜結(jié)構(gòu)的影響65
• 5.2.2 引燃脈沖脈寬對(duì)CrN薄膜結(jié)構(gòu)的影響65-66
• 5.3 工藝參數(shù)下CrN薄膜壓痕形貌的影響66-68
• 5.3.1 引燃脈沖電壓對(duì)CrN薄膜壓痕形貌的影響66-67
• 5.3.2 引燃脈沖脈寬對(duì)CrN薄膜壓痕形貌的影響67-68
• 5.4 工藝參數(shù)對(duì)CrN薄膜硬度的影響68-70
• 5.4.1 引燃脈沖電壓對(duì)CrN薄膜硬度的影響68-69
• 5.4.2 引燃脈沖脈寬對(duì)CrN薄膜硬度的影響69-70
• 5.5 工藝參數(shù)對(duì)CrN薄膜摩擦磨損性能的影響70-74
• 5.5.1 引燃脈沖電壓對(duì)CrN薄膜摩擦磨損性能的影響70-72
• 5.5.2 引燃脈沖脈寬對(duì)CrN薄膜摩擦磨損性能的影響72-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果84-86
• 致謝86

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本文編號(hào)：866722