高功率脈沖磁控濺射圓筒內表面制備Cr薄膜的研究.pdf

1、薄膜制備技術廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、生物、軍事等各個領域，在特殊環(huán)境下工作的器件常常需要在其表面制備一層薄膜來滿足應用需求。本文通過高功率脈沖磁控濺射技術（HPPMS）在圓筒內表面制備Cr的薄膜，通過光纖光譜儀對濺射過程發(fā)射光譜進行診斷，并對其放電特性進行分析，再在不同工藝下制備Cr薄膜并通過光學顯微鏡、SEM、劃痕儀、顯微硬度儀等測試方法對薄膜的微觀結構和宏觀性能進行了分析。
　　在直流濺射和高功率脈沖磁控濺射的光譜診斷中，直流濺

2、射的激發(fā)態(tài)Ar原子特征譜線強度很高，而Cr的特征光譜強度一般，高功率濺射中Cr元素的特征光譜強度大大提升，而Ar元素的光譜也明顯下降，證明了高功率脈沖磁控濺射中金屬離化率明顯高于直流濺射的。隨著功率的提升，整體光譜強度明顯隨之增大；隨著壓強的提升，光譜強度沒有發(fā)生明顯變化。
　　本文研究了Cr靶高功率脈沖磁控濺射放電特性，發(fā)現(xiàn)隨著氣壓從0.2Pa增加到1.4Pa，脈沖電流先出現(xiàn)明顯增大，但增加幅度越來越小最后保持穩(wěn)定；當靶電壓從4

3、50V上升到650V，脈沖電流出現(xiàn)明顯升高，且其提升幅度也越來越大；當脈沖頻率從20Hz增加到150Hz，脈沖電流并無明顯變化，只出現(xiàn)了略微增大的趨勢；當脈沖寬度從50μs增大到250μs時，脈沖電流先迅速增大，但在脈寬達到100μs時脈沖電流就基本保持穩(wěn)定，脈寬為250μs時出現(xiàn)了明顯的電流平臺。
　　隨著靶電壓的提高，氣體離子能量增大，Cr靶濺射產額增大，從而濺射粒子的能量和數(shù)量都增大，薄膜的沉積速率明顯提升。當圓筒內徑增大，