下载文档原格式
磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜性能影响一、磁控溅射镀膜技术概述磁控溅射技术，作为一种先进的物理气相沉积技术，广泛应用于薄膜制备领域。
该技术通过在高真空环境中，利用磁场和电场的共同作用，使得靶材表面产生等离子体，靶材原子或分子被激发并溅射出来，随后沉积在基底上形成薄膜。
磁控溅射技术因其高沉积速率、良好的膜厚均匀性、较低的沉积温度以及能够制备高纯度薄膜等优点，被广泛用于制备各种高性能薄膜材料。
1.1 磁控溅射技术的原理磁控溅射技术的核心原理是利用磁场对等离子体中的电子进行约束，形成所谓的“磁镜效应”，使得电子在靶材表面附近形成高密度区域，从而提高溅射效率。
在溅射过程中，靶材原子或分子被等离子体中的离子撞击而逸出，并在电场的作用下飞向基底，沉积形成薄膜。
1.2 磁控溅射技术的应用磁控溅射技术在多个领域有着广泛的应用，包括但不限于：- 光学薄膜：用于制射镜、增透膜、滤光片等。
- 电子器件：用于制备半导体器件中的绝缘层、导电层等。
- 装饰镀膜：用于制备各种装饰性金属膜。
- 耐磨镀膜：用于提高材料表面的硬度和耐磨性。
二、磁控溅射镀膜工艺参数磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜的性能有着决定性的影响。
这些参数包括溅射功率、溅射气压、溅射气体种类、溅射时间、基底温度等。
通过精确控制这些参数，可以优化薄膜的物理、化学和机械性能。
2.1 溅射功率对薄膜性能的影响溅射功率是影响薄膜性能的关键因素之一。
溅射功率越高，靶材表面的等离子体密度越大，溅射速率也越高。
然而，过高的溅射功率可能导致薄膜内部产生较多的缺陷，如气泡、晶格畸变等，从而影响薄膜的性能。
因此，选择合适的溅射功率对于获得高质量的薄膜至关重要。
2.2 溅射气压对薄膜性能的影响溅射气压同样对薄膜性能有着显著的影响。
较低的溅射气压有利于提高薄膜的致密性，减少薄膜内部的孔隙率，但过低的气压可能导致薄膜生长过程中的原子迁移率降低，影响薄膜的均匀性。
相反，较高的溅射气压可以增加薄膜的沉积速率，但可能会降低薄膜的致密性。
磁控溅射W1-x T i x N薄膜的结构与摩擦学性能研究李学超 李长生3 莫超超 丁 建 朱秉莹(江苏大学材料学院摩擦学重点实验室 镇江 212013)Microstructures and Tribological Property of W12x Ti x N Depositedby Double2T arget Co2SputteringLi Xuechao,Li Changsheng3,M o Chaochao,Ding Jian,Zhu Bingying(K ey Laboratory o f Tribology,Jiangsu Univer sity,Zhenjiang212013,China) Abstract The W2T i2N coatings,with varied contents,were deposited by double2target co2sputtering on40Cr steel substrates1The im pacts of the coating conditions on its mechanical properties were studied1The microstructures and chem2 ical com positions were characterized with X2ray diffraction,scanning electron microscopy energy dispersive spectroscopy and conventional mechanical probes1The results show that the variance in its contents,ranging from W0180T i0120N to W0118 T i0182N by changing the orientation and position of the substrate with respect to the targets,significantly affects its tribo2 logical property1F or exam ple,after annealing at800℃for1hour,the phases of T iN,T iN016O014,W2N and W were ob2 served in the am orph ous coatings;as T i content increases,its nano2hardness and its elastic m odulus increase to2918G Pa and27715G Pa,respectively1When x=0152,the WT iN coating displays the best triboligical property1 K eyw ords W2T i2N films,Reactive magnetron sputtering,Substructure position,Friction and wear behavior 摘要 采用双靶反应磁控溅射的方法,通过改变基体相对于靶材的位置制备了一系列不同化学成分的W1-xT i x N薄膜。
磁控溅射TiO2薄膜的相结构转变温度摘要：本文研究了磁控溅射法制备的TiO2薄膜在不同温度下的相结构转变。
采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品进行表征。
结果显示，当制备温度在450℃以下时，TiO2薄膜主要为无定形相；当制备温度在500℃时，薄膜开始出现晶化现象，主要结构为金红石相；当制备温度为600℃时，薄膜基本为M相和金红石相混合结构；当制备温度超过650℃时，TiO2薄膜转化为完全的单一M相结构。
本文为了进一步探讨TiO2薄膜的制备工艺提供了实验依据。
关键词：磁控溅射，TiO2薄膜，相结构转变正文：引言TiO2薄膜由于其良好的物理、化学性质，在光电子学、催化剂等领域已广泛应用。
其中，TiO2薄膜的相结构对其性能影响较大，磁控溅射制备的TiO2薄膜其相结构通常随着制备温度的提高而转变。
因此，研究TiO2薄膜相结构的转变规律对TiO2薄膜的应用具有重要意义。
实验部分本实验采用磁控溅射技术在Si基底上制备TiO2薄膜。
制备前，在真空室中先对Si基底进行清洗和烘干处理。
制备过程中，制备气体为Ar和O2的混合气体，制备压力为5×10^-3 Pa。
制备温度分别为450℃、500℃、550℃、600℃和650℃。
用X 射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品进行表征。
结果与分析图1.不同制备温度下的TiO2薄膜XRD图谱图2.不同制备温度下的TiO2薄膜SEM图像图1为不同温度下TiO2薄膜的XRD谱图。
可以看到，当制备温度低于500℃时，TiO2薄膜主要为无定形相，没有明显的晶化峰；当制备温度提高到500℃时，TiO2薄膜开始出现晶化现象，主要结构为金红石相；当制备温度为600℃时，TiO2薄膜基本为M相和金红石相混合结构；当制备温度超过650℃时，TiO2薄膜转化为完全的单一M相结构。
图2为不同温度下TiO2薄膜SEM图像。
可以看到，当温度低于500℃时，薄膜表面较为光滑，没有明显的颗粒状结构；当温度为500℃时，薄膜表面开始出现晶粒，且晶粒大小较为均匀；当温度为600℃时，晶粒逐渐长大，出现颗粒状结构；当温度超过650℃时，样品表面颗粒明显，晶粒较大。
磁控溅射阴极靶的伏安特性对Ti薄膜结构及性能影响摘要：磁控溅射阴极靶作为一种常见的薄膜制备技术，不仅可以提高薄膜的附着力和密度，还可以改善薄膜的结构和性能。
本文通过研究不同电压下Ti靶的伏安特性，分析了其对Ti薄膜结构和性能的影响。
结果表明，磁控溅射阴极靶的伏安特性与Ti 薄膜的结构和性能密切相关，可用于调控Ti薄膜的光学、机械和表面性质。
关键词：磁控溅射阴极靶、伏安特性、Ti薄膜、结构、性能正文：1. 研究背景磁控溅射阴极靶是一种常见的薄膜制备技术，通过在真空条件下将靶材溅射在基板上，形成具有一定厚度和性质的薄膜。
在磁场作用下，靶材中的离子质子和电子形成等离子体，使溅射物粒子加速并在基板上形成薄膜。
磁控溅射阴极靶可以提高薄膜的附着力和密度，同时也可以改善薄膜的结构和性能。
2. 研究目的本次研究旨在探讨磁控溅射阴极靶的伏安特性对Ti薄膜结构和性能的影响，为调控Ti薄膜的光学、机械和表面性质提供参考。
3. 研究方法采用磁控溅射技术，将纯Ti靶溅射在Si基板上制备薄膜。
在不同电压下，测量Ti靶的伏安特性，分析其与Ti薄膜结构和性能的关系。
采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等表征手段，分析不同浓度Ti薄膜的晶体结构、表面形貌和厚度等性质。
4. 研究结果在不同电压下，Ti靶的伏安特性呈现出一定的差异。
随着电压的增加，Ti靶的电流密度逐渐增大，而靶表面的溅射速率也随之增大。
Ti薄膜的表面形貌随着电压的增加而变得更加光滑，薄膜的厚度和晶格常数也随之增大。
同时，在适当的电压区间内，Ti薄膜的结晶度和晶体尺寸也随之增大。
5. 讨论与分析磁控溅射阴极靶的伏安特性对Ti薄膜的结构和性能具有较大的影响。
在一定的电压范围内，由于电流密度和溅射速率的调控作用，可以实现对Ti薄膜厚度、晶体结构和晶格常数的调节。
同时，Ti薄膜的表面形貌也可以在一定程度上得到改善，薄膜的结晶度和晶体尺寸也可以随之增大。
第４５卷第１期２００８年１月真空ＶＡＣＵＵＭＶｏｌ．４５，Ｎｏ．１Ｊａｎ．２００８收稿日期：２００７－０８－０４作者简介：陈尔东（１９８２－），男，河北省张家口市人，硕士生。
联系人：王聪，教授，博导。
＊基金项目：国家自然科学基金（５０７７２００８）；新世纪优秀人才支持计划资助（ＮＣＥＴ－０５－０１９７）。
直流磁控溅射制备ＴｉＮｘＯｙ薄膜的性能研究＊陈尔东，王聪，杨海刚，朱开贵（北京航空航天大学凝聚态物理与材料物理研究中心，北京１０００８３）摘要：利用直流磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了ＴｉＮｘＯｙ薄膜样品，研究了溅射过程中电压与Ｎ２流量之间的迟滞效应，通过Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、ＵＶ－Ｖｉｓ分光光度计、四探针电阻仪等测试手段表征了样品的物相、光吸收谱、电阻等性能。
结果表明：随着Ｎ２含量的提高和薄膜厚度的增加，ＸＲＤ显示薄膜样品出现明显的衍射峰，吸收光谱向可见光方向展宽至５００ｎｍ，电阻随着Ｎ２含量的提高呈逐渐下降的趋势。
关键词：ＴｉＮｘＯｙ；直流磁控溅射；迟滞回线；吸收光谱中图分类号：ＴＢ４３；Ｏ４８４文献标识码：Ａ文章编号码：１００２－０３２２（２００８）０１－００６０－０４ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉＮｘＯｙｆｉｌｍｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙＤＣｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇＣＨＥＮＥｒ－ｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＣｏｎｇ，ＹＡＮＧＨａｉ－ｇａｎｇ，ＺＨＵＫａｉ－ｇｕｉ（ＣｅｎｔｅｒｏｆＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉＮｘＯｙｔｈｉｎｆｉｌｍｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｏｎｇｌａｓｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ（ＤＣ）ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．ＴｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｅｆｆｅｃｔｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｖｏｌｔａｇｅａｎｄＮ２ｆｌｏｗｒａｔｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｏｐｔｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｆｉｌｍｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ＵＶ－Ｖｉｓｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒａｎｄｆｏｕｒ－ｐｒｏｂｅｖｏｌｔｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐｅａｋｓｂｅｃｏｍｅｃｌｅａｒｅｒａｎｄｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｅｄｇｅｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｓｅｘｔｅｎｄｓｆｏｒ５００ｎｍｉｎｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＮ２ｆｌｏｗｒａｔｅａｎｄｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＮ２ｆｌｏｗｒａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｉＮｘＯｙ；ＤＣｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍ由于ＴｉＮｘＯｙ有特殊的光学、电学性质，突出的机械性能和化学稳定性，在过去的几年里，引起科研工作者的高度重视并对其进行了广泛的研究［１￣４］。
等离子体增强的磁控溅射TiSiN薄膜结构与耐蚀性刘瑞霞*，朱福栋，由国艳（鄂尔多斯职业学院，内蒙古鄂尔多斯017010）摘要：针对磁控溅射固有磁场强度随时间衰减的问题，采用外加磁场增强真空室内等离子密度的方法，在AZ31基体上反应溅射沉积了厚度约2μm的TiSiN薄膜。
应用XRD、SEM研究了等离子体增强的磁控溅射方法所制备薄膜的物相组成、结构、表面形貌，利用电化学工作站研究了等离子体增强的磁控溅射薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为，并与未增强等离子体制备的薄膜做了对比。
结果表明：等离子体增强后，薄膜的择优取向发生改变，薄膜致密度更高，薄膜表面粗糙度、缺陷以及晶粒尺寸有所减小，且薄膜在NaCl溶液中的抗腐蚀能力更好，等离子体增强技术对于提高薄膜质量和性能效果显著。
关键词：等离子体；磁控溅射；TiSiN薄膜；腐蚀行为中图分类号：TG174.444文献标识码：AMicrostructure and Corrosion Resistance of TiSiN Films Deposited byPlasma-Enhanced Magnetron SputteringLIU Ruixia*，ZHU Fudong，YOU Guoyan（Ordos Vocational College，Ordos017010，China）Abstract：In order to solve the problem of the inherent magnetic field intensity decreasing with time in the application of magnetron sputtering，TiSiN films with a thickness of about2μm were deposited on AZ31substrates by reactive sputtering using the method of external magnetic field to enhance the plasma density in a vacuum chamber.XRD and SEM were used to characterize the phase composition，structure and surface morphology of the thin films prepared by plasma-enhanced magnetron sputtering method，and electrochemical workstation was used to study the corrosion behavior of the obtained films in3.5%NaCl solution.The comparison was made between the plasma enhanced films and unen‐hanced plasma films.The results showed that the plasma enhanced films could change the preferential orientation and the density was higher than the plasma unenhanced films.The surface roughness，defects and grain size of the plasma enhanced films were all reduced，and the corrosion resistance was also enhanced.The plasma enhancement technique had a significant effect on improving the quality and performance of the thin films.Keywords：plasma；magnetron sputtering；TiSiN film；corrosion behavior镁合金密度约1.8g/cm3，是质量最轻的结构金属，拥有诸多优异的特性，如比强度高、比弹性模量大、抗电磁屏蔽和减震性能好、承受冲击载荷能力比铝合金大、散热好、易回收等［1-4］，被广泛用于航空doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2021.02.003收稿日期：2020-04-21修回日期：2020-06-30作者简介：刘瑞霞（1982—），女，研究生，讲师。
