本文關鍵詞：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具有膜層致密、膜基結合力好以及薄膜均勻等優(yōu)點,但是其較低的沉積速率成為制約其發(fā)展的重要因素。針對高功率沉積速率低的缺點,國內(nèi)外提出了很多解決方法,包括直流復合脈沖高功率技術和MPP技術,但這幾種技術在提高高功率沉積速率的同時降低了高功率的離化率。針對高功率磁控濺射技術的缺點,本文提出了一種新型的雙脈沖復合高功率磁控濺射技術。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單位功率下靶材平均電流與到達基體的離子數(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、相結構、硬度、壓痕以及摩擦磨損特性,研究不同引燃脈沖參數(shù)對CrN薄膜結構性能的影響。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)光譜強度減小,Ar(1+)與Cr(0)光譜強度增加。隨著工作脈沖脈寬的增加,Ar(0)、Ar(1+)與Cr(0)的光譜強度增加。隨著氣壓的增加,Ar(0),Ar(1+)光譜強度增加,Cr(0)光譜強度先增加后減小。通過對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)應力增大。并且其顯微硬度隨之增加,摩擦系數(shù)減小。
【關鍵詞】：磁控濺射 雙脈沖 放電特性 光譜特性 沉積速率
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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11-22
• 1.3 雙脈沖磁控濺射技術的提出22-23
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容23-24
• 第2章 試驗材料材料及方法24-30
• 2.1 試驗材料制備及試驗設備24-25
• 2.1.1 實驗材料24
• 2.1.2 試樣制備24
• 2.1.3 實驗設備24-25
• 2.2 試驗方法25-30
• 2.2.1 雙脈沖高功率放電特性及光譜試驗25-28
• 2.2.2 CrN薄膜的制備28-29
• 2.2.3 分析測試方法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比30-32
• 3.2 引燃脈沖電壓對雙脈沖高功率放電特性的影響32-35
• 3.3 引燃脈沖脈寬對雙脈沖高功率放電特性的影響35-38
• 3.4 工作脈沖電壓對雙脈沖高功率放電特性的影響38-41
• 3.5 工作脈沖脈寬對雙脈沖高功率放電特性的影響41-44
• 3.6 氣壓對雙脈沖高功率放電特性的影響44-47
• 3.7 本章小結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比49-52
• 4.2 引燃脈沖電壓對雙脈沖高功率光譜特性的影響52-53
• 4.3 引燃脈沖脈寬對雙脈沖高功率光譜特性的影響53-54
• 4.4 工作脈沖電壓對雙脈沖高功率光譜強度的影響54-56
• 4.5 工作脈沖脈寬對雙脈沖高功率光譜特性的影響56-57
• 4.6 氣壓對雙脈沖高功率光譜特性的影響57-58
• 4.7 本章小結58-60
• 第5章 雙脈沖高功率制備的CrN薄膜結構性能研究60-76
• 5.1 工藝參數(shù)對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CrN薄膜表面與截面的影響60-63
• 5.1.3 引燃脈沖脈寬對CrN薄膜表面與截面的影響63-65
• 5.2 工藝參數(shù)對CrN薄膜結構的影響65-66
• 5.2.1 引燃脈沖電壓對CrN薄膜結構的影響65
• 5.2.2 引燃脈沖脈寬對CrN薄膜結構的影響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CrN薄膜壓痕形貌的影響66-67
• 5.3.2 引燃脈沖脈寬對CrN薄膜壓痕形貌的影響67-68
• 5.4 工藝參數(shù)對CrN薄膜硬度的影響68-70
• 5.4.1 引燃脈沖電壓對CrN薄膜硬度的影響68-69
• 5.4.2 引燃脈沖脈寬對CrN薄膜硬度的影響69-70
• 5.5 工藝參數(shù)對CrN薄膜摩擦磨損性能的影響70-74
• 5.5.1 引燃脈沖電壓對CrN薄膜摩擦磨損性能的影響70-72
• 5.5.2 引燃脈沖脈寬對CrN薄膜摩擦磨損性能的影響72-74
• 5.6 本章小結74-76
• 結論76-77
• 參考文獻77-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果84-86
• 致謝86

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本文編號：866722