基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。

中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备类金刚石膜的结构与性能

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在载玻片上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究了沉积气压对薄膜厚度、微观结构、机械性能和光学性能的影响。厚度测试结果表明,DLC膜厚度随沉积气压的增加而增加。X射线光电子能谱测试结果表明,当沉积气压由0.18Pa增加到1.50Pa时,DLC薄膜中sp^3杂化碳含量随沉积气压的增加而减少。纳米压痕和椭偏仪测试结果表明,DLC膜的纳米硬度、折射率均随沉积气压的增加而减小。采用浅注入模型分析了沉积气压对薄膜生长和键合结构的影响。以上结果表明,沉积气压对DLC膜的厚度、sp^3杂化碳含量、机械与光学性能具有较大的影响。

辅助气体压强比例对中频脉冲非平衡磁控溅射沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

以高纯石墨为靶材、氩气(Ar)和甲烷(CH4)为辅助气体,利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同气体压强比例下制备了类金刚石薄膜,采用原子力显微镜、拉曼光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、纳米压痕测试仪对所制备薄膜的表面形貌、微观结构、机械性能进行了分析。结果表明:当Ar气压强比例由17%增加到50%时,类金刚石薄膜的RMS表面粗糙度、sp3杂化键含量、纳米硬度、弹性模量随Ar气压强比例的增加而增加,当Ar气压强比例由50%增加到86%时,薄膜的RMS表面粗糙度、sp3杂化键含量、纳米硬度、弹性模量随Ar气压强比例的增加而减小。以上结果说明辅助气体压强比例对类金刚石薄膜的表面形貌、微观结构、机械性能有较大的影响。

电压对中频脉冲非平衡磁控溅射类金刚石薄膜结构与性能的影响

制备参数对类金刚石(DLC)薄膜的性能和结构有显著影响。利用中频脉冲非平衡磁控溅射新技术制备了DLC薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪、光谱型椭偏仪研究了溅射电压对DLC薄膜微观结构、力学性能和光学性能的影响。结果表明:当溅射电压由550 V增加到750 V时,DLC薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而增加,当溅射电压超过750 V时,薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而减少;DLC薄膜的纳米硬度、折射率均随溅射电压的增加先增加而后减小,溅射电压为750 V时制备薄膜的纳米硬度及折射率最大。

中频非平衡磁控溅射制备Ti-N-C膜

采用霍尔离子源辅助中频非平衡磁控溅射技术,通过改变工作气氛、偏压模式、溅射电流以及辅助离子束电流,在不锈钢材料基体上制备了Ti/TiN/Ti(C,N)硬质耐磨损膜层.对薄膜的颜色、晶体结构、膜基结合力等性能进行了检测分析.结果表明:膜层的颜色对工作气氛非常敏感,反应溅射中工作气氛的微小变化会引起表面膜层颜色很大的变化.在正常的反应气体进气量范围内和较小的基体偏压下,薄膜的晶体结构没有明显的择优取向.但是反应气体的过量通入会使薄膜的晶体结构出现晶面择优取向趋势.非平衡磁控溅射成膜技术对薄膜晶体结构的择优取向影响并不是很大.在镀膜过程中施加霍尔电流,可以有效地增加膜基结合力.

高功率脉冲非平衡磁控溅射放电特性和参数研究

用线圈电流控制非平衡磁场,用汤森放电击穿形成深度自触发放电,用磁阱捕获放电形成的二次电子和导致漂移电流,形成了高功率非平衡磁控溅射放电。采用偏压为-100V相对磁控靶放置的圆形平面电极收集饱和离子电流;在距离磁控靶14cm的位置由Langmuir探针测量浮置电位;示波器测量磁控靶的脉冲电压、电流、浮置电位和饱和离子电流信号。装置的放电脉冲功率达到0.9MW,脉冲频率最大值为40Hz左右,空间电荷限制条件是控制电子电流和离子电流的主要机制。

中频孪生靶非平衡磁控溅射制备Ti/TiN/Ti(N,C)黑色硬质膜

利用自制的等离子体增强型渗注镀复合处理设备上的非平衡磁控溅射功能,在不同硬度基底上制备了Ti/TiN/Ti(N,C)多层复合膜。膜呈深黑色,表面光滑平整,可见光区反射率在8.2%～10.2%之间,亮度L=38.01,沉积速率约为1.21μmh。膜的硬度测试结果受基底影响较大,YW2硬质合金基底上制备0.85μm厚的黑色硬质膜显微硬度Hv(25g)=2936。膜的结合力不高,有待进一步优化工艺加以解决。

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性

非平衡磁控溅射(UBMS)结合了普通磁控溅射(MS)和离子束辅助沉积的优势,易于实现离子镀,近年来得到了广泛的应用。采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质。本文研究了非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜的光学、机械,电学和化学性能。研究表明,非平衡磁控溅射制备的DLC膜具有较宽的光谱透明区,且表面光滑、摩擦系数小、耐磨损、抗化学腐蚀,同时具有较高的电阻率和良好的稳定性。

对靶非平衡磁控溅射系统平面探针诊断

对靶非平衡磁控溅射系统由两个相对磁控溅射靶和一个磁镜场约束系统构成 ,通过调整电磁线圈的激励电流可以控制磁镜场的空间分布状态 ,测量了合成磁场的空间分布状态。采用平面探针方法 ,在两靶中间位置测量了收集电流密度。结果表明 ,探针的收集电流密度随磁镜场的激励电流增加显著增大 ,在偏压 15 0V、工作气体 Ar、压力 0 .2 Pa和磁控溅射靶工作电流 3A时 ,收集的电流密度可以达到 5 .77m A / cm2 。

闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术概述

2磁控溅射离子镀2．1磁控溅射离子镀磁控溅射离子镀（MSIP）是指基体带有负偏压的磁控溅射镀膜工艺，它把磁控溅射的优点（成膜速率高、源为大平面源，有利于膜层厚度均匀）和离子镀过程的优点（能改变膜基界面的结合形式，提高膜基附着力，膜层组织致密等）结合在一起。

柱弧离子镀和非平衡磁控溅射镀制备Ti-N-C黑色硬质膜

采用柱弧离子镀和中频孪生靶非平衡磁控溅射镀膜技术制备了Ti-N-C多层复合黑色硬质膜。采用轮廊仪扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、显微硬度计等手段研究了所得膜层的各项性能。结果表明,两种工艺都可以获得颜色较深的黑色硬质膜,柱弧离子镀制备黑色硬质膜的效率高、力学性能更好;中频孪生靶非平衡磁控溅射制备的黑色硬质膜表面光滑、颜色更深。

磁控溅射技术新进展及应用

主要简介了磁控溅射技术的基本原理、基本装置、近年来出现的新技术(多靶磁控溅射技术、磁场扫描法、非平衡磁控溅射、脉冲磁控溅射技术、磁控溅射技术与其它成膜技术相结合等),以及国内外利用磁控溅射技术在多层膜和化合物薄膜制备方面取得的一些成果。

中频磁控溅射沉积DLC/TiAlN复合薄膜的结构与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射沉积工艺,并施加霍尔离子源辅助沉积,在高速钢W18Cr4V及单晶硅基体上制备了梯度过渡的DLC/TiAlN复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、摩擦磨损仪等分析检测仪器对DLC/TiAlN复合薄膜的表面形貌、晶体结构、显微硬度、耐磨性等性能进行了检测分析。实验及分析结果表明:DLC/TiAlN薄膜平均膜厚为1.1μm,由于薄膜中的Al含量较多,使得复合薄膜的表面比DLC薄膜的表面要粗糙一些;通过对复合薄膜表层的XPS分析可知,ID/IG为2.63。由XPS深层剖析可知,DLC/TiAlN薄膜表层结构与DLC薄膜基本相同,里层则与TiAlN薄膜相似。在梯度过渡膜中,复合膜层之间的界面呈现为渐变过程,结合的非常好。DLC/TiAlN薄膜的显微硬度为2030 HV左右。与DLC薄膜显微硬度接近,低于TiAlN薄膜的显微硬度。但是DLC/TiAlN薄膜的耐磨性要好于TiAlN薄膜和DLC薄膜;DLC/TiAlN薄膜的耐腐蚀性能略好于DLC薄膜。

新型等离子体磁控溅射技术

介绍了等离子体磁控溅射原理和矩形磁控靶,探讨了几种新型等离子体非平衡磁控溅射技术,其中包括脉冲磁控溅射和离子辅助溅射,重点分析了工艺要点,并就存在的问题提出了解决思路。

一种等离子体增强非平衡磁控溅射方法

本发明属于材料表面改性技术领域，特别涉及到磁控溅射沉积技术。该技术通过两个相对放置的ECR放电腔磁场线圈产生的磁场和平衡磁控靶磁场在沉积室叠加形成会切场磁场位型，该磁场位型有效地约束ECR放电和平衡磁控靶放电产生的等离子体，在薄膜生长表面形成高密度的离子、激活基团，通过控制基片位置、溅射偏压、沉积偏压等工艺参数，

磁控溅射技术的原理与发展

磁控溅射技术因为其自身所具有的显著优点,已经被越来越广泛的运用于各个领域,其中以工业镀膜方面的应用最为广泛,相应的其生产技术也得到了很大的改进。文章着重讲述磁控技溅射技术的原理,特点以及磁控溅射技术的发展趋势。

脉冲放电强度对磁控溅射Cr薄膜微观结构的影响

在脉冲非平衡磁控溅射环境中,通过提高脉冲靶电压(分别为600、700及800 V)使工作气体Ar获得3种不同强度的异常辉光放电状态(单脉冲峰值靶功率密度分别为10、30及70 W/cm2),并分别制备Cr薄膜。利用SEM、AFM、XRD及TEM等方法研究、比较了非平衡磁控溅射Cr薄膜的微观结构在不同Ar气脉冲异常辉光放电强度条件下的差异。结果表明,随Ar气脉冲异常辉光放电强度的增强:Cr薄膜沉积速率显著提高,薄膜表面粗糙度略有增大,但表面颗粒未出现长大现象,且尺寸均匀、细小,择优生长的Cr(110)晶面的衍射峰强度明显降低,结晶效果逐渐降低。不同异常辉光放电强度条件下制备的Cr薄膜均以柱状方式生长,微观组织呈现出纳米级尺度的晶粒(直径5～10 nm)镶嵌式分布的形态。

磁控溅射镀膜技术最新进展及发展趋势预测

磁控溅射技术已经成为沉积耐磨、耐蚀、装饰、光学及其他各种功能薄膜的重要手段。探讨了磁控溅射技术在非平衡磁场溅射、脉冲磁控溅射等方面的进步,说明利用新型的磁控溅射技术能够实现薄膜的高速沉积、高纯薄膜制备、提高反应溅射沉积薄膜的质量等,并进一步取代电镀等传统表面处理技术。最后呼吁石化行业应大力发展和应用磁控溅射技术。

磁控溅射技术进展及应用(上)

近年来磁控溅射技术的应用日趋广泛,在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加,相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。本文将介绍磁控溅射技术的发展,以及闭合磁场非平衡溅射、高速率溅射及自溅射、中频及脉冲溅射等各种新技术及特点,阐述磁控溅射技术在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面的应用。