双脉冲磁控溅射峰值靶电流密度对TiN薄膜结构与力学性能的影响

自主研发了双脉冲磁控溅射技术,提出在一个脉冲周期内电流呈阶梯式上升的双脉冲电场设计理念,通过对2个脉冲阶段持续时间和峰值靶电流密度的调配,既满足提高镀料粒子动能与离化率以制备高性能薄膜的工艺要求,又达到增加脉冲持续时间以提高薄膜沉积速率的效能目标。采用双脉冲磁控溅射技术,在后期脉冲阶段的不同峰值靶电流密度下制备4组TiN薄膜,研究了峰值靶电流密度对薄膜微观结构和力学性能的影响。结果表明,将峰值靶电流密度提高至0.87 A/cm^2时,所制备的TiN薄膜呈现出颗粒细小且致密的组织,平均晶粒尺寸为17 nm。同时,薄膜的显微硬度和膜基结合力可分别达29.5 GPa和30.0 N。

磁控溅射阴极靶的伏安特性对Ti薄膜结构及性能影响

通过在不同的磁控溅射阴极靶电源供给模式下制备纯Ti薄膜,并采用扫描电镜、X射线衍射、纳米压痕仪及微划痕试验等表征方法对比研究了阴极靶在不同电场模式下对Ti薄膜微观结构、相组成、显微硬度及膜基结合强度的影响。结果表明:相对于直流电场和高功率脉冲电场,通过双脉冲电场模式所制备的纯Ti薄膜具有纳米多晶结构,其晶粒尺寸为17 nm,组织致密,硬度和弹性模量分别达到了3.5 GPa和123 GPa,并且显著提高了与膜基的结合强度。