高功率脈沖磁控濺射因離化率高,可制備組織致密、結(jié)合力好的薄膜,在機(jī)械件表面功能涂層的制備方面頗具潛力,但較低的沉積速率使其產(chǎn)業(yè)化推廣受限。針對(duì)高功率脈沖磁控濺射沉積速率低的技術(shù)不足,依據(jù)靶面晶界、缺陷等區(qū)域電子逸出功顯著低于晶粒內(nèi)部的事實(shí),擬通過(guò)調(diào)控靶面電子逸出總量,使靶面電子在低逸出功處高密度脫出,加之焦耳熱進(jìn)一步增大熱電子逸出活性形成焦耳熱-電子熱發(fā)射之間互增強(qiáng)效應(yīng),電子熱發(fā)射過(guò)程中會(huì)伴隨鍍料粒子熱發(fā)射脫靶,由此增加了陰陽(yáng)極間鍍料粒子和電子的數(shù)量,為同步提升鍍料粒子離化率和沉積速率創(chuàng)造了條件�；谝陨涎芯克枷�,展開了以下研究工作:本文以電子熱發(fā)射的臨界溫度Te為界,選擇三種不同熔點(diǎn)的金屬靶材（TA1<Te、TCu≈Te、TTi>Te）作為研究對(duì)象,利用高頻振蕩脈沖電場(chǎng)在不同靶電流下制備多組純金屬薄膜,研究鍍料粒子脫靶方式隨靶電流變化時(shí)的攜變規(guī)律,分析靶電流對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及耐蝕性的影響機(jī)理。利用激光共聚焦對(duì)靶面微觀形貌進(jìn)行表征,利用XRD、SEM對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行分析,利用納米壓痕儀、洛氏壓痕、四探針電阻及電化學(xué)工作站對(duì)薄膜力學(xué)及物理性能進(jìn)行分析。研究... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣體放電的伏安特性曲線

源，加載于基體與腔體之間，是引發(fā)等離子體轟擊基體的能量源�？赏ㄟ^(guò)偏壓電場(chǎng)來(lái)調(diào)控等離子體轟擊基體的數(shù)量及能量，以此實(shí)現(xiàn)薄膜沉積過(guò)程的控制。脈沖偏壓電源具有滅弧功能，可有效避免基體或工件表面產(chǎn)生的打弧現(xiàn)象，減少電弧對(duì)基體或工件表面產(chǎn)生的損傷。控制系統(tǒng)可分別進(jìn)行手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，兩種模式均可對(duì)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)進(jìn)行反饋與控制，同時(shí)提供冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控與防護(hù)。冷卻循環(huán)系統(tǒng)包含靶材背面冷卻循環(huán)水和腔壁及分子泵冷卻水路，主要是為靶材、腔體和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的分子泵系統(tǒng)提供冷卻。圖2-1MAIP-001型磁控濺射離子鍍系統(tǒng)Fig.2-1MHIP-001typemagnetronsputteringionplatingsystem2.2實(shí)驗(yàn)用材及預(yù)處理實(shí)驗(yàn)選用自身物理性能差異較大的三種金屬靶材作為研究對(duì)象，分別為Al靶，Cu靶以及Ti靶，靶材尺寸為170mm8mm的圓形�；w材料選擇高速鋼片和P型（100），向的單晶Si片。為了進(jìn)行不同檢測(cè)，兩種基體選取不同的尺寸，其中高速鋼片尺寸為

∧さ撓捕群偷?閱Ａ勘匭虢?兇既凡饈�。纳米�?痕試驗(yàn)（Nanoindentation）被廣泛應(yīng)用于厚度較薄的膜層或特殊樣品表面微區(qū)的硬度及彈性模量測(cè)試。該試驗(yàn)采用具有精度極高的力學(xué)傳感器記錄壓頭在連續(xù)加載和卸載過(guò)程中載荷-位移變化，通過(guò)計(jì)算便可獲得薄膜的顯微硬度和彈性模量[48]。根據(jù)載荷-位移曲線不僅能夠計(jì)算出材料的硬度和彈性模量，還可得到斷裂韌性和蠕變性能等多項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)[49]。目前，納米壓痕測(cè)試方法主要分為兩種：Oliver-Pharr法和連續(xù)剛度法。A-試樣；B-壓頭；C-加載線圈；D-壓頭阻尼；E-電容位移傳感器圖2-2納米壓痕系統(tǒng)裝置[51]Fig.2-2Theinstallationdiagramofthenano-indentationsystem[51]本次實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)安捷倫公司（AligentTechnologies）生產(chǎn)的Nano-IndenterG200型納米壓痕儀測(cè)試薄膜的硬度和彈性模量，利用靜態(tài)法和限定壓入深度模式測(cè)試，選取的壓入深度約為薄膜厚度的1/8，該裝置如圖2-2所示。測(cè)試條件：采用Berkovich三棱錐金剛石壓頭，載荷分辨率為50nN，位移分辨率小于0.01nm，Al、Cu、Ti的泊松比分別為0.34、0.33、0.33。硬度是衡量薄膜力學(xué)性能優(yōu)劣的指標(biāo)之一，對(duì)于純金屬薄膜而言，硬度的大小取決于薄膜的晶粒尺寸、致密性、殘余內(nèi)應(yīng)力以及膜層厚度。本次實(shí)驗(yàn)采用納米壓痕檢測(cè)不同電流強(qiáng)度下的硬度與彈性模量，實(shí)驗(yàn)選取5個(gè)不同的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量后取平均值。2.5.5膜基結(jié)合強(qiáng)度測(cè)定薄膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度是評(píng)價(jià)薄膜質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，薄膜具有良好的結(jié)合強(qiáng)度是保證薄膜其他性能得以應(yīng)用的先決條件。常見(jiàn)的評(píng)價(jià)膜基結(jié)合強(qiáng)度的方法有拉伸實(shí)驗(yàn)法、彎曲實(shí)驗(yàn)法、斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)法、壓痕實(shí)驗(yàn)法、劃痕實(shí)驗(yàn)法和壓痕-劃痕實(shí)驗(yàn)法等[50]。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]集成電路互連用超高純銅及銅錳合金微觀組織及織構(gòu)研究[D]. 關(guān)沖.北京有色金屬研究總院 2016



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