磁控濺射多元層狀結(jié)構(gòu)的形成條件及計(jì)算機(jī)模擬

1、0 ；i ：< 西安理工大學(xué)學(xué)位論文技術(shù)保密申請表》) 。÷一，( t ，托·’I o 掣．．‘：； 磚 - ，* ，。、 。一’{ ， 。，，{ ： 。} 一 一 j ÷ ÷： ：、 垮 ：i；轉(zhuǎn)★ f 礦肆，舛} ：} ‘ ：t ，’’弘1 { ：{ ’土^ ^ 、| ，·4 爿’：～；。I “ ，∥k ．1 J ／j ：少1 。j 。：㈡荔蟄∥i 4 月蘿，坷_ o 一．“

2、：。 ÷ ．；，。‘●t 1 ‘ ? 。 ，J ：樅．㈡㈡程一 紫㈡川即川 一迸一粵．鬈¨尊一倒o ¨“ 腓≯ 誓磐一哮一 悄．疆∥論一。摘要論文題目：磁控濺射多元層狀結(jié)構(gòu)的形成條件及計(jì)算機(jī)模擬學(xué)科專業(yè)：材料科學(xué)與工程研究生：趙指導(dǎo)教師：武策濤副教授摘要簽名：簽名：多層膜材料是近年來發(fā)展起來的一種在力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面均表現(xiàn)出諸多特殊物理現(xiàn)象和優(yōu)異性能的新型材料，而多層膜的這些不同于一般材料的特殊性

3、能都與調(diào)制周期調(diào)( 人) 和調(diào)制比( R ) 密切相關(guān)。研究顯示，靶材間的組合選擇及組元間的擴(kuò)散化合等因素強(qiáng)烈影響著多層結(jié)構(gòu)的形成過程。所以在利用磁控濺射技術(shù)制備多層膜時(shí)有必要澄清多層膜的形成條件以及基片運(yùn)動(dòng)模式、參數(shù)及各組元靶電流與多層膜調(diào)制尺度之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各種多層膜調(diào)制尺度的控制以及設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文通過對A I 、C u 、C r 三種典型的不同熔點(diǎn)材料在不同靶電流下的空間沉積速率、基片的運(yùn)動(dòng)形式和靶基相對夾角進(jìn)行量化

4、分析，再根據(jù)8 Z M 模型，判斷單靶沉積試驗(yàn)中薄膜的生長方式，進(jìn)而推斷形成多層結(jié)構(gòu)的條件。在上述基礎(chǔ)上，基于各靶濺射互不影響、組元間無擴(kuò)散化合的假設(shè)，建立多靶磁控濺射形成多層結(jié)構(gòu)的堆疊沉積模型，并根據(jù)所建立的模型編寫用于模擬濺射沉積形成多層結(jié)構(gòu)過程的計(jì)算機(jī)程序。綜合單靶濺射沉積試驗(yàn)的分析結(jié)果和多層結(jié)構(gòu)沉積堆疊模型，提出了小電流、短時(shí)間以合適的轉(zhuǎn)速來制備多層膜的原則，分別模擬計(jì)算了不同工藝參數(shù)下濺射形成C u ／C r 系列復(fù)合膜和A

5、l ／C u 系列復(fù)合膜的沉積過程和特征參數(shù)，通過試驗(yàn)制備上述復(fù)合膜，來驗(yàn)證模擬計(jì)算的可靠性。研究結(jié)果表明：基片在不同工件架上的運(yùn)動(dòng)模式和基片在運(yùn)動(dòng)過程中靶．基夾角的變化致使有效沉積時(shí)段內(nèi)沉積速率發(fā)生變化，即有效沉積時(shí)段內(nèi)的組元材料在基片上的沉積量發(fā)生變化，從而改變了多元復(fù)合膜的沉積過程和結(jié)構(gòu)。通過對單靶沉積試驗(yàn)結(jié)果分析可知，當(dāng)基片偏壓為．6 5 V 時(shí)，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，‘隨著靶電流的增大，A l 靶( O ．5 A ~ 2 A ) 沉積

6、速率變化范圍由3 n m ／m i n - 2 0 n m ／m i n 增大到1 0 n m ／m i n - 1 2 0 n m ／m i n ，C u 靶( 0 ．5 從3 ．5 n ) 沉積速率變化范圍由5 n m ／m i n - 3 7 n m ／m i n 增大到8 0 n m ／m i n - - 4 2 0 n m ／m i n ，C r 靶( 0 ．5 A ~ 1 ．5 A ) 沉積速率變化范圍由5 n m ／m i

7、 n ～2 5 n m ／m i n 增大到2 0 n m ／m i n - 1 2 0 n m ／m i n 可以看出同種組元靶電流越大沉積速率越大；濺射形成多元層狀結(jié)構(gòu)的安全靶電流隨組元材料熔點(diǎn)的升高而增大，若各組元以低溫抑制型方式沉積生長，則相對應(yīng)的安全靶電流分別為：I A I ≤0 ．5 A ，I c u ≤2 A ，l c ，≤3 A 。試驗(yàn)分別制備了調(diào)制周期為3 8 ．1 n m 、5 0 ．7 n m 的不互溶型C u ／