磁控溅射沉积TiN薄膜工艺优化

磁控溅射TiN薄膜的力学和腐蚀性能与薄膜的结构密切相关,而其结构又取决于薄膜的制备工艺.采用正交实验方法对影响TiN薄膜结构和性能的重要参数如电流、负偏压、氮流量和基体温度等进行优化,以期获得更优的制备工艺条件.实验结果显示,其对TiN薄膜纳米硬度影响由大到小的次序为:基体温度>负偏压>电流>氮流量;对膜/基结合力的影响由大到小的顺序为:基体温度>氮流量>电流>负偏压.综合考虑TiN薄膜的纳米硬度和膜/基结合力,获得的最优方案为:基体温度300℃,电流0.2A,负偏压-85V,标准状态下氮流量4mL/min.

偏压对Ti-Si-N纳米复合膜结构和性能的影响

以高纯Ti和Si为靶材,在不同偏压下于Ar/N2气氛中溅射沉积了Ti-Si-N纳米复合膜,采用原子力显微镜、X射线衍射(XRD)和划痕法研究了复合膜的结构、界面结合力和摩擦系数与偏压的关系.实验结果显示,溅射Ti-Si-N膜层结构为nc-TiN/a-Si3N4/a-和nc-TiSi2复合结构.纳米复合膜的XRD谱图出现(200)、(111)、(220)和(222)面衍射峰,其中的择优取向为(200)面.在偏压为-150V时,薄膜XRD谱图中出现TiSi2(311)面衍射峰.发现适当施加负偏压,有利于获得细小、均匀、致密和平整的Ti-Si-N纳米复合膜.在偏压为-120V时沉积的复合膜组织和性能最好,其表面粗糙度为3.26nm,界面结合强度为53N,平均摩擦系数为0.11.说明偏压对磁控溅射Ti-Si-N纳米复合膜的微结构和性能有明显影响.