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。

2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议(重庆)通知

以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成了HiPIMS Today等一系列的国际会议对该技术放电机理、脉冲形式、等离子体输运与诊断、以及薄膜/涂层沉积与应用等多个方面进行专题研讨,为其发展与应用带来了蓬勃动力!

2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议(重庆)通知

以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成了HiPIMS Today等一系列的国际会议对该技术放电机理、脉冲形式、等离子体输运与诊断、以及薄膜/涂层沉积与应用等多个方面进行专题研讨,为其发展与应用带来了蓬勃动力!

高功率脉冲磁控溅射技术沉积硬质涂层研究进展

高功率脉冲磁控溅射技术是最新发展起来并受到广泛关注的一种高离化率物理气相沉积技术，它利用较高的脉冲峰值功率（超出传统磁控溅射2～3个数量级）和较低的脉冲占空比（0．5％～10％）来实现高金属离化率（〉50％），在获得优异的膜基结合力、控制涂层微结构、降低涂层内应力、控制涂层相结构等方面都具有显著的技术优势．本文从高功率脉冲磁控溅射技术的原理出发，探讨了高功率脉冲溅射技术沉积涂层的特性和技术优势，介绍了10多年来高功率脉冲磁控溅射技术在刀具涂层界面优化、高性能硬质涂层沉积、复合高功率脉冲磁控溅射技术制备纳米多层/复合硬质涂层和氧化物涂层沉积、低温沉积等方面的研究进展．

溅射技术在SiC薄膜沉积中的应用和工艺研究进展

近年来,国内外SiC薄膜材料制备工艺研究迅速发展,由此带来SiC薄膜性能方面的研究也获得长足的进步,新技术、新工艺、新性能不断涌现。溅射SiC技术相对于其它沉积技术(CVD、PIP等)有许多独特的优点:沉积温度低、结合性和致密性好、表面平整、硬度高、光电性能优异以及工艺安全环保等,因此越来越受到重视,且已经成为沉积高性能SiC薄膜的重要技术方法。主要论述了几种不同溅射技术,着重介绍了溅射技术在SiC薄膜制备中的研究进展及SiC薄膜性能方面的研究进展和应用,并且展望了溅射技术制备SiC薄膜的发展前景和当前热点研究领域。

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。

基于磁控溅射技术的非织造空气过滤材料的制备及性能研究

以聚丙烯(PP)熔喷非织造布为基材,利用低温磁控溅射技术制备镀银抗菌薄膜;再以溅射纳米银的PP熔喷非织造布为中间层,将PP纺黏非织造布、涤纶/黏胶纤维水刺非织造布分别放置于上下两侧,构建三层复合非织造空气过滤材料。研究结果表明,三层复合材料具有良好的抗菌、过滤和透气性能。在功率70 W、时间2 min或功率50 W、时间3 min的溅射工艺条件下制得的溅射纳米银的PP熔喷非织造布其表面覆盖了一层相对均匀的纳米银颗粒,具有良好的抗菌效果;三层复合材料的透气率为1 048.7 mm/s,对粒径0.3μm的Na Cl气溶胶的过滤效率为66.02%。

磁控溅射技术及其在材料科学中的应用

本文综述了溅射技术的发展过程,着重介绍了磁控溅射技术的工作原理和特点,以及它在新材料合成、开发材料新用途、材料的表面改性,表面研究等材料科学诸领域中的应用概况及其前景。

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。

射频磁控溅射技术制备Ge-SiO_2薄膜的结构和光学特性研究

用射频共溅射技术和后退火的方法,制备出埋入SiO2基质中的Ge纳米晶复合膜(ncGe/SiO2)。用XRD对薄膜的晶体结构进行了测试,未经退火的样品呈现非晶状态,600℃退火后的薄膜中开始有Ge纳米晶粒出现。研究了薄膜的Raman散射光谱,发现了其红移和宽化现象。测量了薄膜的光致发光谱,所有样品都在394nm处发出很强的光,随着Ge纳米晶粒的出现,样品有310nm和625nm处的光发出,其强度随晶粒平均尺寸的增大而增强。

磁控溅射技术制备硅纳米晶多层膜及微观结构表征

在室温下,分别利用常规磁控溅射和反应磁控溅射技术交替沉积Si薄膜和Si1-xNx薄膜在单晶硅基体上制备了Si/Si1-xNx纳米多层膜。接下来,在高温下对Si/Si1-xNx多层膜进行退火诱发各层中形成硅纳米晶。研究了Si1-xNx层厚度和N2流量沉积对Si/Si1-xNx多层膜中Si量子点形成的影响。TEM检测结果表明,N2流量为2.5mL/min时沉积的多层膜退火后形成了尺寸为20～30nm的等轴Si3N4纳米晶;N2流量为5.0mL/min时沉积的多层膜退火后在Si层和Si1-xNx多层中均形成了硅纳米晶,而在7.5mL/min N2流量下沉积的Si/Si1-xNx多层膜退火后仅在Si层中形成了硅纳米晶。

多离子束反应共溅射技术及铁电薄膜制备与应用

随着现代信息科学与技术的迅速发展,多组元功能薄膜如高温超导薄膜、铁电薄膜、磁性薄膜等在微电子、光电子、光通讯、 信息存储等方面已经取得了应用,商业价值十分巨大。铁电薄膜具有优良的铁电、压电、电光、热释电、光折变及非线性光学等特性,可广泛用于微电子学、光电子学及其他高新技术领域。 考虑到制备多组元金属氧化物薄膜需精确控制各组元成分及离子束溅射成膜的特点。

“高能冲击磁控溅射技术及工程应用”专题序言

磁控溅射发展于20世纪70年代,已经被广泛地应用于电子、光学、传感、机械、航空航天等高科技领域。但在应用过程中,人们也日益发现其低离化率(<1%)对磁控溅射的工艺稳定性、绕过性、深孔沉积能力甚至涂层质量等都有很大限制。因此,提高离化率(甚至不惜引入额外的离化装置)曾是该领域持续30 多年的研究热点。

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。

磁控溅射技术在织物整理上的研究进展

介绍了磁控溅射的原理、优点以及在织物整理上的应用,包括了国内外应用磁控溅射技术制备具有抗菌、电磁屏蔽、防紫外、防水透湿等各种功能的织物的研究进展。并且指出磁控溅射技术是一项很有发展前景的织物整理方法。

高功率脉冲磁控溅射技术制备纳米级ZrO_(2)薄膜的高耐腐蚀性

高质量的金属氧化物薄膜在航天航空、海洋船舶等极端环境下的关键部件有着广泛的应用需求,但传统制备技术易导致薄膜疏松多孔,产生空隙裂纹等缺陷,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)已被证明是一种有效制备无空洞和无弧滴致密薄膜的有效方法。通过 HiPIMS 技术在不锈钢表面制备超薄致密 ZrO_(2) 薄膜,重点研究不同 O_(2)流量下耐腐蚀性能的调控规律。 通过扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(XPS)、X 射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、纳米压痕仪(Nano Test P3)、电化学设备(CS300)等对 ZrO_(2)薄膜的表面形貌、物相结构、力学性能、耐腐蚀性能等方面进行研究。研究结果显示, 在 O_(2)流量为 40 mL/ min 时,ZrO_(2) 薄膜的纳米硬度 H 最高为 26.38 GPa,弹性模量 E 为 290.9 GPa;同时,在电化学腐蚀试验中,其自腐蚀电流密度 Icorr达到 45.802 pA / cm^(2) ,与 304L 不锈钢相比降低了 4 个数量级;电化学阻抗谱(EIS)显示,随 O_(2)流量的增加,容抗弧半径、低频区阻抗值和相角均随之不断增大,进一步表明 O_(2) 流量为 40 min / mL 制备薄膜的耐腐蚀性能最优。通过 HiPIMS 技术能够制备出高质量的 ZrO_(2) 薄膜,其高耐腐蚀性对基体起到了强效的防护作用,对防腐薄膜的研究和应用具有一定参考价值。

“高能冲击磁控溅射技术及工程应用”专题主编李刘合

李刘合,男,博士,北京航空航天大学长聘教授,博导,材料加工与控制系主任,北航“先进表面及微纳传感”创新团队负责人,“教育部新世纪优秀人才”、“北京市优秀人才”支持计划获得者。长期从事低温等离子体物理及应用技术研究。

HiPIMS——高功率脉冲磁控溅射技术

硬度、韧性和附着力是加工高硬度材料、高速和干式切削刀具PVD（物理气相沉积）涂层最重要的特征。随着被加工材料的发展和提高，特别是超硬及难加工材料、容易应力硬化的材料以及具有低热导性的材料，刀具涂层除了具有上述性能外，还需有较高的热稳定性和氧化稳定性。为此，