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《脉冲偏压对TiAlN TiN多层膜生长及熔滴的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第4期深圳大学学报理工版Vol124No142007年10月JOURNALOFSHENZHENUNIVERSITYSCIENCEANDENGINEERINGOct12007文章编号:100022618(2007)0420410204脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响123334宫永辉,毛延发,唐卫国,刘金良,冯博学,韩培刚(1.深圳大学机电与控制工程学院,深圳518060;2.西安建筑科技大学冶金工程学院,西安710055;3.兰州大学物理科学与技术学院,兰州730000;4.深圳市广大纳米工程技术有限公司,深圳518172)摘
2、要:针对直流脉冲负偏压对PVD涂层形成过程和熔滴造成很大影响的问题,通过施加脉冲偏压有利于实现低温沉积.研究发现,沉积速率随直流脉冲负偏压峰值的提高先升高后降低,在-300V偏压时沉积速率最大;熔滴密度和直径随脉冲负偏压峰值的提高递减;随偏压升高,加大了元素溅射产额的差异,使涂层中铝元素和钛元素的含量发生变化.关键词:脉冲偏压;TiAlN/TiN膜;生长过程;熔滴;多弧离子镀中图分类号:TB43文献标识码:A多弧离子镀膜技术源于20世纪60年代,在20熔滴影响的试验研究.在离子镀低温沉积技术的研[122]世纪90年代得到了飞速发展.虽然在膜层中夹究中,
3、施加到基材上的偏压ua由基底电压ug和脉[3]杂着部分液滴,且这些液滴会影响膜层的光洁度冲电压up两部分构成,即ua=ug+up.ug和传统离[4]和耐磨性能,但该技术所具有的靶材离化率高、子镀过程中的负偏压相同,而up在低电压脉冲时可沉积速率快、参数易于控制、涂层的致密性好和附达到1000～1500V,脉冲宽度与脉冲周期之比称为着强度高等优势促使人们越来越重视它的发展和改占空比,当按脉冲模式工作时,ug、up和占空比可以进,并正逐渐成为最具发展前景的一种PVD技术。分别控制.低温沉积技术就是通过提高up实现涂层近年来以磁控溅射及化学气相沉积等方法制备
4、Ti2的致密化、表面硬化和界面强化,通过减小占空比[5]Al2N涂层的研究较多,但关于脉冲偏压对Ti2Al2降低离子轰击的总加热效应.在脉冲偏压离子镀体N涂层影响等机理的研究很少,约束了多弧离子镀系中,真空室中各点的能态随时间而迅速变化,因膜技术的发展.以往的多弧离子镀膜工艺,是在基此属于远离平衡态的过程.正是这种高度非平衡态体上施加连续直流偏压,直流偏压下离子对基体表的特点,创造了低基体温度和良好涂层性能兼得的面进行连续轰击,如果引起基体温度过高,则薄膜可能性.与基体之间的界面应力增大,从而使膜的沉积更加困难,同时还造成基体材料的回火软化,使基体材1
5、实验方法料的选择受到限制.若能实现低温沉积,则无论是对于降低膜层内应力,还是对于扩大电弧离子镀沉111实验设备积技术的应用范围,都很有意义.如果只是简单地TiAlN涂层的沉积在八阵弧离子镀膜设备上完降低偏压,虽然可以降低基体温度,但随之引起离成.设备真空室直径为1000mm,长为1000mm.子轰击作用的减小甚至不起作用,导致无法达到用真空室的四壁上下共装配有八个弧蒸发源,弧源电轰击来改善组织、性能的目的.于是,既能保证足流在40～80A范围内可调.样品架设置在真空室中够强的离子轰击效果,又不致基体温度过高的低温央,采用行星运转式的设计,既可公转也可自
6、转.沉积技术便成为人们普遍感兴趣的课题.为此,本连接脉冲偏压电源,偏压幅值在0～1500V范围内文进行了脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长过程和可调,占空比在0～80%可调.以热电偶测量真空收稿日期:2007208203;修回日期:2007209203基金项目:深圳大学科研启动基金资助项目(200536)作者简介:宫永辉(19542),男(汉族),辽宁省本溪市人,深圳大学副教授.E2mail:gongyonghui8@1631com第4期宫永辉,等:脉冲偏压对TiAlN/TiN多层膜生长及熔滴的影响411室内温度.真空泵系统由机械泵、罗茨泵及扩散泵
7、低,在-300V偏压下,沉积速率最大.涂层的沉组成,可将真空抽至4mPa.靶材选用粉末烧结积速率决定于成膜速率和已沉积膜的溅射剥离速Ti015Al015合金靶和纯金属Ti靶,弧靶直径为100率.偏压正是通过对成膜速率和溅射剥离速率的改mm.变来影响沉积速率.脉冲偏压峰值的提高使更多的112试样制备离化金属离子导向基体表面,提高了成膜速率.初基体材料选用W18Cr4VCo5高速钢,将材料切始阶段速率的提高就是由于这种偏压对荷能离子的成15mm×10mm×2mm的片状试样.导向作用引起的.同时,高偏压提高了达到基体的113前处理及涂层工艺离子的能量,增强了
8、离子对基体表面己沉积膜的试样经汽油浸泡、汽油超声、酒精超声、酒精“再溅射”作用.从-300V到
