磁場非平衡度對磁控濺射Cr鍍層沉積過程的影響.pdf

1、本文通過改變矩形平面磁控管內(nèi)心部磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度,得到了七組非平衡程度各不相同的磁場組態(tài),并采用高斯儀測量了各組磁控管表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度值,充分了解了各組磁控管靶表面處磁場的分布狀態(tài)。通過對磁控管的分析,定義了磁場非平衡度的概念,并根據(jù)測量結(jié)果計算了實驗所用磁控管的磁場非平衡度值。實驗中,在真空室內(nèi)沿徑向方向放置了多枚高速鋼和單晶硅試片,使用不同非平衡度的磁控管在高速鋼和單晶硅基體上制備了純金屬Cr鍍層。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子

2、力顯微鏡(AFM)、和X射線衍射儀(XRD)對鍍層的微觀組織進(jìn)行了分析；采用球痕儀和掃描電子顯微鏡測量了鍍層的厚度；采用維氏顯微硬度儀測試了鍍層的顯微硬度；采用四點(diǎn)探針法測量鍍層的電阻率。分析了磁場非平衡度對鍍層性能和組織結(jié)構(gòu)的影響,并探討了磁場非平衡度影響鍍層性能和組織機(jī)構(gòu)的機(jī)理。 研究結(jié)果表明：磁控濺射過程中,靶表面處形成跑道狀的封閉磁場是進(jìn)行濺射的前提條件,而靶表面的磁場分布不均勻,會導(dǎo)致鍍層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,鍍層硬度減小。磁場

3、非平衡度對鍍層性能和組織結(jié)構(gòu)有顯著影響。隨著磁場非平衡度的增大,鍍層的厚度整體上呈上升趨勢,沉積速率加快,鍍層的晶粒度減小,并且有利于薄膜的連續(xù)生長。在保證靶表面磁場分布較均勻的情況下,鍍層的硬度隨著磁場非平衡度的降低而降低,鍍層由晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。磁場非平衡度對鍍層性能和組織結(jié)構(gòu)影響的實質(zhì)原因是磁控管的磁場非平衡度不同,其向外發(fā)散的磁通量不同,造成真空室內(nèi)的等離子體分布狀態(tài)發(fā)生變化,最終導(dǎo)致了真空室內(nèi)沉積粒子流密度和對基體的轟擊效應(yīng)發(fā)