發(fā)布時(shí)間：2018-06-22 03:59

  本文選題：高功率脈沖磁控濺射 + 峰值電流��； 參考：《西南交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：高功率脈沖磁控濺射技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的物理氣相沉積方法,等離子體密度可高達(dá)1018m-3數(shù)量級(jí),靶材原子的離化率可高達(dá)90%。金屬離子在沉膜過(guò)程中受磁場(chǎng)磁力線和靶上施加的負(fù)電壓的作用,被束縛在靶附近,大大降低了基片前的離子數(shù)量。然而在薄膜的工業(yè)應(yīng)用中,基片前的金屬離化率將顯著影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。因此,研究影響濺射靶金屬原子離化率的關(guān)鍵因素以及基片前的金屬原子離化率對(duì)于薄膜的沉積具有重要意義。本文采用等離子體發(fā)射光譜法研究了峰值電流對(duì)高功率脈沖磁控濺射沉積純鈦薄膜過(guò)程中等離子體組分及離化率的影響。采用發(fā)射光譜法及離子流檢測(cè)裝置分析了峰值電流變化對(duì)基片前的等離子體組分、金屬原子離化率及純鈦薄膜結(jié)構(gòu)、性能的影響,研究結(jié)果表明,在平均功率相同的情況下,隨著峰值電流的增加,基片前的等離子體密度及金屬原子的離化率增加,而純鈦薄膜沉積速率卻隨峰值電流的增加而降低；隨著基片前金屬原子離化率的增加,純鈦薄膜的殘余應(yīng)力由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力,且鈦膜的晶粒大小和表面粗糙度隨離化率的增加而降低。采用高功率脈沖磁控濺射技術(shù)沉積氮化鈦薄膜,研究當(dāng)濺射平均功率相同時(shí),濺射峰值電流對(duì)金屬原子離化程度、氮化鈦薄膜結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,在濺射平均功率相同時(shí),氮化鈦薄膜的沉積速率隨峰值電流的增加而降低。較低峰值電流時(shí),氮化鈦薄膜(111)晶面平行樣品表面擇優(yōu)生長(zhǎng)；高的峰值電流導(dǎo)致了高的金屬離化率,提高了離子對(duì)薄膜的轟擊,氮化鈦薄膜(200)晶面平行樣品表面擇優(yōu)生長(zhǎng)。金屬離化率的提高使Ti離子與N的反應(yīng)更加充分,易于生成飽和的氮化鈦,膜層表現(xiàn)出較高的硬度與良好的膜基結(jié)合力。
[Abstract]:High power pulsed magnetron sputtering is a new physical vapor deposition method developed in recent years. The plasma density can be as high as 1018m-3 and the ionization rate of target atoms can be as high as 90. Metal ions are bound in the vicinity of the target by the magnetic field line of force and the negative voltage applied on the target during the deposition process, which greatly reduces the number of ions in front of the substrate. However, the metal ionization rate in front of the substrate will significantly affect the structure and properties of the films in industrial applications. Therefore, the study of the key factors affecting the ionization rate of metal atoms in the sputtering target and the ionization rate of metal atoms before the substrate are of great significance for the deposition of the films. The effect of peak current on plasma composition and ionization rate of pure titanium thin films deposited by high power pulsed magnetron sputtering has been studied by plasma emission spectrometry. The effects of peak current variation on plasma composition, atomic ionization rate, structure and properties of pure titanium thin films were analyzed by means of emission spectroscopy and ion current detector. The results show that the average power is the same as the average power. With the increase of peak current, the plasma density and the ionization rate of metal atoms increase, while the deposition rate of pure titanium film decreases with the increase of peak current, and the ionization rate of metal atoms increases with the increase of peak current. The residual stress of pure titanium film changed from tensile stress to compressive stress, and the grain size and surface roughness of titanium film decreased with the increase of ionization rate. Titanium nitride thin films were deposited by high power pulsed magnetron sputtering. The effects of sputtering peak current on the ionization degree of metal atoms, structure and mechanical properties of titanium nitride films were studied when the average sputtering power was the same. The results show that the deposition rate of titanium nitride films decreases with the increase of peak current when the average sputtering power is the same. The higher peak current leads to higher ionization rate and higher ion bombardment of titanium nitride film (111), and the surface of titanium nitride film (200) is preferred to grow on parallel surface. With the increase of metal ionization rate, the reaction of Ti ion with N is more complete, and it is easy to form saturated titanium nitride. The film shows high hardness and good adhesion to film substrate.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O614.811;TB383.2

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本文編號(hào)：2051477