离子轰击对致密T区结构Cr薄膜残余应力的影响

作     者：李玉阁 赵宜妮 屈亚哲 冷云杉 雷明凯 Li Yuge;Zhao Yini;Qu Yazhe;Leng Yunshan;Lei Mingkai

作者机构：大连理工大学材料科学与工程学院表面工程实验室辽宁大连116024 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第2期

页      面：737-744页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(2018YFA0704603) 国家自然科学基金(51601029,U21B2078) 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT19JC52) 

主　　题：高功率调制脉冲磁控溅射 高功率深振荡磁控溅射 Cr薄膜 残余应力 离子轰击 

摘      要：对于能量沉积技术,离子轰击是独立于晶粒尺寸之外影响残余应力的重要因素,沉积束流能量和通量是决定残余应力演化的关键参数。本研究分别采用高功率调制脉冲磁控溅射(modulated pulsed power magnetron sputtering,MPPMS)和高功率深振荡磁控溅射(deep oscillation magnetron sputtering, DOMS)控制沉积Cr薄膜的束流能量和通量,在相近的平均功率下调节微脉冲参数对峰值电流和峰值电压进行控制,进而实现离子轰击对本征残余应力控制。MPPMS和DOMS沉积的Cr薄膜厚度分别控制在0.1、0.2、0.5、1.0、1.5和3.0μm,并对残余应力进行对比研究。所有沉积的Cr薄膜均呈现Cr(110)择优取向,且形成了晶粒尺寸相当的致密T区结构。较之MPPMS,DOMS沉积Cr薄膜更呈现残余压应力特征。当Cr薄膜厚度小于0.5μm时,DOMS沉积Cr薄膜的残余应力表现出较高的压应力;进一步增加膜厚,残余应力逐渐受残余拉应力控制。在薄膜生长过程中,离子轰击在薄膜生长初期对残余应力贡献不大,当薄膜生长较厚时,离子能量对薄膜残余应力影响明显。离子能量是影响残余压应力形成的重要因素,高能量离子轰击有利于残余压应力的形成和控制。