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心部磁鐵的磁感應強度,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強度值,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,并根據測量結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構的影響,并探討了磁場非平衡度影響鍍層性能和組織機構的機理。 研究結果表明：磁控濺射過程中,靶表面處形成跑道狀的封閉磁場是進行濺射的前提條件,而靶表面的磁場分布不均勻,會導致鍍層結構不穩(wěn)定,鍍層硬度減小。磁場

3、非平衡度對鍍層性能和組織結構有顯著影響。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)轉變?yōu)榉蔷B(tài)。磁場非平衡度對鍍層性能和組織結構影響的實質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,造成真空室內的等離子體分布狀態(tài)發(fā)生變化,最終導致了真空室內沉積粒子流密度和對基體的轟擊效應發(fā)