磁控管非平衡度及偏壓對(duì) Cr膜生長(zhǎng)和組織性能的影響研究.pdf

1、本文采用直流磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備于單靶濺射條件下在單晶Si基底上制備了Cr鍍層。采用SEM、表面輪廓測(cè)試儀及XRD觀察了不同磁控管非平衡度狀態(tài)下Cr鍍層生長(zhǎng)過程中形貌演化過程；采用四點(diǎn)探針法、納米壓入測(cè)試儀和表面輪廓測(cè)試儀分別對(duì)不同磁控管非平衡度和偏壓狀態(tài)下，不同靶基距處Cr鍍層的導(dǎo)電性、納米硬度、彈性橫量及表面粗糙度等性能進(jìn)行了測(cè)量；使用SEM、AFM及XRD方法對(duì)以上Cr鍍層的微觀組織、晶體結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀況、晶粒度等微觀狀態(tài)進(jìn)行了分析。

2、在以上檢測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了深入的分析，探討了磁控管非平衡度和偏壓對(duì)磁控濺射Cr鍍層生長(zhǎng)及組織性能的影響機(jī)理。
　　分析結(jié)果表明：磁控管非平衡度的改變顯著影響著整個(gè)沉積過程中Cr鍍層的生長(zhǎng)過程、微觀組織和性能。Cr鍍層在沉積的各時(shí)間段內(nèi)均由不同的影響因素主導(dǎo)其生長(zhǎng)過程。隨著沉積速率的增大，鍍層晶體經(jīng)歷了由隨機(jī)生長(zhǎng)向擇優(yōu)生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變過程且鍍層晶體發(fā)生了由最密排面Cr(110)向次密排面Cr(200)擇優(yōu)生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變。不同非平衡度

3、和偏壓下鍍層截面均為排列緊密的柱狀結(jié)構(gòu)，柱狀顆粒傾斜貫穿于整個(gè)鍍層截面且鍍層均沿Cr(110)面擇優(yōu)生長(zhǎng)，斜向沉積和自遮蔽效應(yīng)是柱狀晶斜向生長(zhǎng)的主要原因，提離襯底偏壓并未影響鍍層晶體結(jié)構(gòu)及柱狀器粒與襯底之間的夾角。不同非平衡度和偏壓狀態(tài)下鍍層內(nèi)應(yīng)力均為壓應(yīng)力。鍍層晶粒度、電阻率、內(nèi)應(yīng)力、硬度及彈性模量隨K的增大而增大，但表面粗糙度隨著非平衡度的增大而減小。
　　靶/基相對(duì)位置直接影響著鍍層晶體的狀態(tài)。鍍層粗糙度、晶粒度隨著靶基距的