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工作气压对管内壁沉积Si/O-DLC薄膜结构与性能的影响

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表面技术 2023年第6期52卷 439-449页

作者：许浩杰陈仁德周广学叶羽敏汪爱英宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所、浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

目的探讨工作气压对管内等离子体放电光学现象以及Si/O-DLC(Si and O Incorporated DLC,Si/O-DLC)薄膜结构与性能的影响,为获得管内高质量、均匀的Si/O-DLC薄膜制备工艺技术提供指导。方法利用空心阴极等离子体增强化学气相沉积(Hollow ... 详细信息

目的探讨工作气压对管内等离子体放电光学现象以及Si/O-DLC(Si and O Incorporated DLC,Si/O-DLC)薄膜结构与性能的影响,为获得管内高质量、均匀的Si/O-DLC薄膜制备工艺技术提供指导。方法利用空心阴极等离子体增强化学气相沉积(Hollow Cathode Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,HC-PECVD)技术,通过改变工作气压在管内沉积Si/O-DLC薄膜。利用高速摄像机记录并对比不同工作气压下管内等离子体放电光学现象。通过SPM、XPS和Raman光谱仪表征不同工作气压下薄膜的三维立体表面形貌和微观结构,并利用SEM、纳米压痕仪以及划痕测试系统,对比研究管内Si/O-DLC薄膜的硬度、弹性模量、膜基结合力以及沿管轴向的薄膜厚度分布。结果随着工作气压的上升,管径向中心处亮斑面积和光强先增大增强后趋于缩小暗淡。在不同工作气压下,均能够在管内获得表面光滑的Si/O-DLC薄膜,粗糙度为3~10 nm。随着工作气压的上升,管内Si/O-DLC薄膜的平均厚度从1.42μm增大到2.06μm,且沿管轴向的薄膜厚度分布均匀度从24%显著提高到65%;不同工作气压下管内Si/O-DLC薄膜沿管轴向平均硬度呈先增大后减小的趋势,总体平均硬度可达(14±1)GPa。管内Si/O-DLC薄膜在工作气压上升到25 mTorr时获得较高的平均膜基结合力。结论改变工作气压能够显著影响管内壁Si/O-DLC薄膜的结构与性能,当工作气压为25 m Torr时,在管内获得均匀性最优、结合力较高的Si/O-DLC薄膜。

关键词：工作气压空心阴极等离子体增强化学气相沉积管内壁 Si/O-DLC 等离子体放电光学现象均匀性

工作气压对TiBN/TiAlSiN纳米多层涂层的结构和性能影响

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中国表面工程 2020年第6期33卷 77-85页

作者：王泽松韩滨项燕雄田灿鑫邹长伟付德君岭南师范学院物理科学与技术学院湛江524048 郑州大学第一附属医院放射治疗部郑州450052 武汉大学物理科学与技术学院武汉430072

为应对高速干式切削、工磨具行业对新型防护涂层的需求,制造高硬度、耐摩擦磨损的纳米复合涂层具有巨大的市场前景。采用阴极多弧离子镀技术,在不同的工作气压下用TiB2和TiAlSi合金靶作为阴极蒸发靶材,在硬质合金衬底上分别沉积了TiBN,T... 详细信息

为应对高速干式切削、工磨具行业对新型防护涂层的需求,制造高硬度、耐摩擦磨损的纳米复合涂层具有巨大的市场前景。采用阴极多弧离子镀技术,在不同的工作气压下用TiB2和TiAlSi合金靶作为阴极蒸发靶材,在硬质合金衬底上分别沉积了TiBN,TiAlSiN涂层和TiBN/TiAlSiN多层涂层。借助于XRD、XPS、SEM、AFM和HRTEM对涂层的成分、形貌及微观结构进行表征分析。并用纳米压痕硬度计和球盘式摩擦测试仪分别研究了涂层的硬度和摩擦磨损性能。研究结果表明:TiBN/TiAlSiN涂层呈现一种非晶相包裹纳米多晶相的微观结构形态,工作气压越高,涂层表面越趋于光滑;涂层在1.0 Pa工作气压下涂层显微硬度值达到38 GPa;在2.0 Pa的工作气压下,涂层显微硬度值约34 GPa,摩擦因数低于0.29。与TiBN和TiAlSiN涂层相比,TiBN/TiAlSiN纳米多层涂层的机械、摩擦学性能更加优越,这为应用在干式切削、磨削工具领域的硬质润滑多层涂层的制备与研究指明了一条方向。

关键词： TiBN/TiAlSiN 多弧离子镀工作气压纳米多层涂层微观结构

工作气压对Y掺杂HfO结构及电学性能的影响

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表面技术 2022年

作者：惠迎雪刘雷赵吉武张长明秦兴辉刘卫国西安工业大学大学光电学院

目的通过基于Y掺杂高纯铪靶和基于钛靶的反应磁控溅射方法，在Si(100)基底上沉积掺杂Y氧化铪薄膜，以及TiN/X-HfO2/TiN三层异质结构，来探究Y掺杂对氧化铪基异质结构铁电性的影响。方法对反应磁控溅射镀制的Y掺杂HfO2薄膜和异质结构... 详细信息

目的通过基于Y掺杂高纯铪靶和基于钛靶的反应磁控溅射方法，在Si(100)基底上沉积掺杂Y氧化铪薄膜，以及TiN/X-HfO2/TiN三层异质结构，来探究Y掺杂对氧化铪基异质结构铁电性的影响。方法对反应磁控溅射镀制的Y掺杂HfO2薄膜和异质结构，通过白光干涉仪、掠入射X射线衍射(GIXRD)、X 光电子能谱仪(XPS)分析和铁电分析仪，对薄膜的沉积速率、退火后薄膜及异质结构的晶体结构、掺杂元素组分及含量、以及HfO2基异质结构薄膜进行P-E电滞回线和I-V曲线的测量。结果在相同工艺条件下，薄膜的沉积速率随工作气压的增大先增大后减小，工作气压1.1Pa沉积速率达到最高，XRD结果显示，薄膜经过退火后存在正交相(o相)和单斜相(m相)，当工作气压0.7Pa时，所制备HYO薄膜在28°～30°范围内代表o(111)相衍射峰最强，具有最佳的铁电性，而随着溅射工作气压的增大，代表m(111)相的衍射峰强度却逐渐下降。XPS分析了薄膜中各元素化学状态和含量，工作气压为0.7Pa时，制备Y掺杂浓度为5.6mol.%，铁电分析结果显示，随着溅射气压从0.7Pa增大到1.3Pa的过程中，Y掺杂的HfO2基异质结的电滞回线逐渐收缩，0.7Pa时剩余极化强度Pr最大为14.11μC/cm2，矫顽场Ec约为1MV。结论利用Y掺杂高纯铪靶反应磁控溅射制备的掺杂铁电薄膜，在工作气压0.7Pa下制备得到薄膜经过700℃退火后，具备了良好的铁电性能。

关键词：磁控溅射 HfO 基异质结铁电薄膜工作气压钇掺杂

工作气压对TiO2薄膜晶体结构及光磁电性能的影响

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光电子．激光 2013年第6期24卷 1110-1115页

作者：王雅欣裴志军李彤徐建萍赵新为大川和宏天津职业技术师范大学电子工程学院天津300222 天津理工大学材料物理所天津300384 东京理科大学绿色与安全科学研究中心东京162-8601

利用射频磁控溅射的方法,在不同的工作气压(0.2Pa～4.0Pa)下,制备了一系列的本征TiO2薄膜。在2～340K的绝对温度下,测得所有制备态的本征TiO2薄膜均具有铁磁性,2.0Pa工作气压下制备的TiO2薄膜具有最大的室温饱和磁化强度为1.96emu/cm3... 详细信息

利用射频磁控溅射的方法,在不同的工作气压(0.2Pa～4.0Pa)下,制备了一系列的本征TiO2薄膜。在2～340K的绝对温度下,测得所有制备态的本征TiO2薄膜均具有铁磁性,2.0Pa工作气压下制备的TiO2薄膜具有最大的室温饱和磁化强度为1.96emu/cm3。通过TiO2薄膜的X衍射(XRD)图谱观察到,在0.2Pa工作气压下,锐钛矿和金红石结构共存于TiO2多晶薄膜中;随着工作气压的增加,出现了金红石结构向锐钛矿结构的转变;当气压增加到2.0Pa时,TiO2薄膜的晶体结构由多晶态转变成非晶态。利用高分辨率透射电镜(HRTEM)分析TiO2薄膜的晶体结构,通过观察1.2Pa和2.0Pa工作气压下TiO2薄膜的电子衍射花样和HRTEM图,可以清楚地看到多晶态向非晶态的转变。利用分光光度计测试了TiO2薄膜样品的透过率曲线,可见光区平均透过率高于85%,伴随着晶体结构的非晶态转变,光学透过率曲线的吸收边向长波方向移动,光学带隙减小到3.14eV,由此可以证明,增加的结构缺陷是系统铁磁性产生的主要原因。并且,所有本征TiO2样品均为高阻态,电阻率高于107Ω.cm,可以排除以载流子为媒质的RKKY交换作用对系统铁磁性的影响。

关键词： TiO2薄膜射频磁控溅射工作气压磁化曲线

工作气压和基底偏压对ZrB_2/AlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

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真空科学与技术学报 2011年第4期31卷 453-458页

作者：龚杰刘孟寅王海媛薛凤英颜景岳张帅王晖李德军天津师范大学物理与电子信息学院天津300387

利用射频磁控溅射技术在不同工作气压和不同基底偏压条件下在Si(100)基底上设计合成了ZrB2/AlN纳米多层膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米力学测试系统和表面轮廓仪分析了工作气压和基底偏压对薄膜的微结构和机械性能的影响。结... 详细信息

利用射频磁控溅射技术在不同工作气压和不同基底偏压条件下在Si(100)基底上设计合成了ZrB2/AlN纳米多层膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米力学测试系统和表面轮廓仪分析了工作气压和基底偏压对薄膜的微结构和机械性能的影响。结果表明:大部分ZrB2/AlN多层膜的纳米硬度与弹性模量值高于两种个体材料的混合值。当工作气压为0.4Pa,基底偏压为-60 V时,制备的薄膜具有最高的硬度(36.8 GPa)、最高的弹性模量(488.7 GPa)和最高的临界载荷(43.6 mN)。基底偏压的升高和工作气压的降低会使沉积粒子的动能提高,引起薄膜表面原子迁移率提高,导致薄膜的原子密度提高,起到位错钉扎的作用,晶粒尺度也被限制在纳米尺度,这些均对提高薄膜的硬度和抗裂强度起到了作用。

关键词：射频磁控溅射 ZrB2/AlN纳米多层薄膜工作气压基底偏压硬度

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工作气压对室温磁控溅射CIGS膜的影响

真空科学与技术学报 2013年第6期33卷 610-614页

作者：闫勇李莎莎欧玉峰晏传鹏刘连张勇赵勇余洲西南交通大学超导与新能源研究开发中心磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都610031 新南威尔士大学材料科学与工程学院

研究了工作气压对磁控溅射法制备CIGS薄膜的影响,采用X射线衍射,扫描电镜,X射线萤光光谱和X射线能量色散谱分析了膜层的组织和成分。研究发现,工作气压升高,薄膜沉积速率降低。当工作气压低于0.2 Pa时,薄膜致密均一;高于0.2 Pa表面出现C... 详细信息

研究了工作气压对磁控溅射法制备CIGS薄膜的影响,采用X射线衍射,扫描电镜,X射线萤光光谱和X射线能量色散谱分析了膜层的组织和成分。研究发现,工作气压升高,薄膜沉积速率降低。当工作气压低于0.2 Pa时,薄膜致密均一;高于0.2 Pa表面出现Cu2-xSe相,并随气压升高在膜表面的覆盖面积增大。对气压影响薄膜表面形貌的机理采用成膜动力学理论进行了讨论。

关键词：磁控溅射CIGS薄膜工作气压表面形貌

工作气压对氩射频电感耦合等离子体模式转换的影响

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华南师范大学学报（自然科学版） 2019年第1期51卷 16-21页

作者：熊文文陈俊芳王燕王勇华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

采用朗格缪尔探针诊断装置测量电子能量和等离子体密度,利用发射光谱诊断装置测量发光强度,以判断实验腔室内的放电模式.结果表明:等离子体放电可以在E模式和H模式间相互转换,并且等离子体密度和发光强度随着射频功率的变化而出现反向... 详细信息

采用朗格缪尔探针诊断装置测量电子能量和等离子体密度,利用发射光谱诊断装置测量发光强度,以判断实验腔室内的放电模式.结果表明:等离子体放电可以在E模式和H模式间相互转换,并且等离子体密度和发光强度随着射频功率的变化而出现反向滞后现象.当工作气压在0.36～0.42 Pa区间时,滞后现象不再发生.此外,随着工作气压的增大,E-H模转换的跳跃功率先减小而后增大,在工作气压为0.39 Pa时跳跃功率最低.射频功率越大,气体保持H模式放电所需气压的范围越大.研究结果可为实际工业生产中的气压控制提供参考依据.

关键词：射频感应耦合等离子体工作气压 ICP放电发射光谱 Langmuir探针 E-H模式转换

工作气压对室温溅射柔性AZO薄膜性能的影响

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功能材料 2010年第7期41卷 1154-1157页

作者：张惠沈鸿烈鲁林峰江丰冯晓梅南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京210016

采用射频磁控溅射法在PEN衬底上室温制备了AZO薄膜,并对不同工作气压下(0.05～0.4Pa)沉积薄膜的结构及光电性能进行了研究。结果表明,薄膜具有良好的c轴择优取向,随工作气压增大,薄膜(002)峰强度减弱,晶粒减小,表面粗糙度增大,电学性能... 详细信息

采用射频磁控溅射法在PEN衬底上室温制备了AZO薄膜,并对不同工作气压下(0.05～0.4Pa)沉积薄膜的结构及光电性能进行了研究。结果表明,薄膜具有良好的c轴择优取向,随工作气压增大,薄膜(002)峰强度减弱,晶粒减小,表面粗糙度增大,电学性能下降,薄膜可见光透过率变化不大,但禁带宽度变窄。与玻璃衬底相比,PEN衬底上沉积的AZO薄膜拥有更高的品质因数,获得的最佳电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.11×10-3Ω.cm、4.14×1020cm-3和13.60cm2/(V.s),该薄膜可见光的绝对透射率达到95.7%。

关键词： AZO薄膜磁控溅射工作气压 PEN衬底

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工作气压对直流磁控溅射Mo薄膜的影响

表面技术 2013年第1期42卷 71-74页

作者：曹德峰万小波邢丕峰易泰民杨蒙生郑凤成徐导进王昆黍楼建设孔泽斌祝伟明中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 上海精密计量测试研究所上海201109

利用直流磁控溅射技术在单晶Si(110)基底上制备Mo薄膜,分析了工作气压对沉积速率、表面质量及微观结构的影响。结果表明:薄膜的沉积速率随压强的增大而增加;低气压下沉积的Mo薄膜表面质量较好且结构致密,高气压下沉积的Mo薄膜表面质量... 详细信息

利用直流磁控溅射技术在单晶Si(110)基底上制备Mo薄膜,分析了工作气压对沉积速率、表面质量及微观结构的影响。结果表明:薄膜的沉积速率随压强的增大而增加;低气压下沉积的Mo薄膜表面质量较好且结构致密,高气压下沉积的Mo薄膜表面质量较差且结构疏松;在工作气压为0.8 Pa时,制备的Mo薄膜晶粒尺寸与微观应力值最小。

关键词： Mo薄膜直流磁控溅射工作气压晶粒尺寸微观应力