磁控管非平衡状态对Cr膜微观形貌及性能的影响

采用直流磁控溅射方法于不同磁控管非平衡度状态下,通过单靶溅射模式在单晶Si衬底上制备了Cr膜。利用AFM、SEM、四探针测试仪及MTS Nano Indenter XP纳米压入测量仪分别对两种磁控管非平衡状态下所得Cr膜的微观形貌、电阻率、纳米硬度和抗磨损性进行了观察和分析,研究了不同磁控管非平衡状态下Cr膜微观结构与性能之间的关系。结果表明:磁控管非平衡状态显著影响着Cr膜的微观结构及性能。不同非平衡度状态下,镀层晶体均为沿Cr(110)择优生长的柱状晶组织。同一靶基距处,镀层晶粒尺寸及硬度与非平衡度大小成正比,而电阻率及抗磨损性能变化趋势却相反。靶基距亦为影响镀层微观结构和性能的重要因素之一。

非平衡度和闭合状态对磁控溅射离子镀过程的影响

利用非平衡磁控溅射离子镀技术于不同磁控管非平衡度和磁场闭合状态下在单晶硅基体上制备出Cr镀层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了不同生长阶段Cr镀层的微观形貌、表面粗糙度和晶体择优生长趋势的变化。结果表明:磁控管非平衡和磁场闭合状态的改变显著影响着Cr镀层生长过程中的结晶取向、表面粗糙度和致密度。不同非平衡度下,Cr镀层组织为疏松的柱状晶体组织,镀层表面粗糙度随磁控管非衡度的增大而增大。随着磁场闭合程度的增加,Cr镀层组织由疏松的柱状晶体组织,向较致密的柱状晶体再向致密的无明显柱状晶体的组织转化,镀层晶体有沿低能量(110)晶面生长向高能量(200)晶面过渡择优生长的趋势。

磁场非平衡度对Cr镀层晶体生长过程的影响

采用扫描电子显微镜、表面粗糙度测试仪及X射线衍射仪分析了直流、单靶磁控溅射条件下磁控管非平衡度对Cr镀层生长过程的影响。结果表明:磁控管非平衡度的改变显著影响着整个沉积过程中镀层的表面形貌、表面粗糙度以及镀层晶体结构。镀层沉积各时间段内均由不同的影响因素主导其生长过程,斜向沉积和自遮蔽效应是柱状晶斜向生长的主要原因。同一沉积时间下,镀层粗糙度随磁控管非衡度的增大而增大。随着沉积速率的增大,镀层晶体经历了由随机生长向择优生长的转变过程且镀层晶体发生了由密排面Cr(110)向次密排面Cr(200)择优生长的转变。