磁控溅射铜薄膜微观结构对其电爆性能的影响

采用直流磁控溅射法在不同溅射功率和工作气压条件下沉积Cu薄膜,对其进行X射线衍射、原子力显微镜、电阻率测试,分析了工艺参数对Cu薄膜的沉积速率、微观结构和电阻率的影响。通过紫外光刻技术将Cu薄膜制成桥箔,采用电爆测试平台获得Cu桥箔的电爆参数,研究了Cu薄膜的晶粒尺寸、择优取向对其电爆性能的影响。结果表明:随溅射功率的增大,Cu薄膜的沉积速率增加、晶粒尺寸增大、Cu(111)晶面择优取向特性变差,且电阻率降低;随溅射工作气压增大,Cu薄膜的沉积速率降低、晶粒尺寸减小、Cu(111)晶面择优取向越明显,且电阻率增加。对于相同桥区参数的Cu桥箔,晶粒尺寸越小,其爆发时刻就越早;Cu(111)晶面择优取向越明显,其爆发电流和峰值功率就会越大。

基于电能的桥箔爆炸FIRESET模型修正

针对FIRESET电爆炸模型认为爆炸过程中导体动态电阻是比作用量的函数,在应用于分析桥箔电爆炸放电回路与研究爆炸箔电爆炸特性时,存在计算误差大、不能直观反映电爆炸过程的缺点,采用电能取代比作用量,引入初始电阻率修正项,从而对FIRESET桥箔电爆炸的非线性动态电阻模型进行修正;利用修正模型对Al、Cu、Ni/Al多层膜3种爆炸箔的电爆炸曲线进行计算,结果几乎与测试结果完全重合,有效地改进了FIRESET模型的模拟偏差。表明利用电能修正FIRESET模型可以直观地反映电爆炸过程中由于温升和相变导致爆炸箔电阻变化的一般规律,有效地仿真电爆炸过程。