功率对半导体硅基表面磁控溅射FeCrNiAl涂层性能的影响
发布时间：2021-08-11 00:08
为了提高半导体硅基表面电阻涂层的质量以及导电能力,选择磁控溅射工艺在其表面制得FeCrNiAl涂层,通过试验测试的方式对比了不同功率下得到的涂层硬度及其电阻率改变情况。结果表明:提高功率能够使涂层更易形成具有简单组织结构的固溶相,使涂层获得更强的结晶能力,并促进涂层的择优生长过程。FeCrNiAl涂层都形成了柱状结构,跟基底之间形成了紧密结合。提高功率后涂层中的晶粒发生增大,Cr与Fe在涂层内的原子分数增加,Ni原子分数减小。随着功率提高,溅射原子更易在基底表面发生扩散与快速迁移,使涂层以更快速度生长并形成更大尺寸的晶粒。FeCrNiAl涂层硬度达到772～952 HV,提高功率后,FeCrNiAl涂层硬度减小,晶粒粗化。随着功率提高,电阻率发生逐渐减小,形成了更粗大的柱状生长结构。
【文章来源】：材料保护. 2020,53(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同功率下Fe Cr Ni Al涂层的XRD谱
表1为不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层化学成分。由表1可以发现，Fe Cr Ni Al涂层内Ni含量较高，其他元素的比例比靶材更低。产生上述结果的原因是，元素在涂层内的分布除受到该元素在靶材内的实际比例影响，同时还跟溅射产额有关。由表1还可以看出，随着功率逐渐提高，Cr与Fe在涂层内的原子比增大，Ni原子比减小。这是由于提高功率后，使得入射粒子获得了更大的能量，从而提高了元素溅射产额，而继续提高粒子能量则会引起溅射产额的减小，最终导致涂层内各元素比例的变化。图3 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层表面SEM形貌
图2 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层截面SEM形貌通过Scherrer公式计算得到不同功率下Fe Cr Ni Al涂层的晶粒尺寸和晶格常数分布，结果见图4。当功率从60 W增大到120 W后，得到的涂层组织中晶粒从最初的21.6 nm外径增大至26.5 nm。随着功率提高，溅射原子更易在基底表面发生扩散与快速迁移，同时在高能溅射作用下基底将会出现温度明显上升的情况，使涂层以更快速度生长并形成更大尺寸的晶粒。当功率从60 W增大到120 W时，引起涂层晶格常数的降低，这是由于提高功率后，形成高能粒子会对涂层造成更强轰击作用，导致涂层的压应力明显升高。
本文编号：3335041
【文章来源】：材料保护. 2020,53(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同功率下Fe Cr Ni Al涂层的XRD谱
表1为不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层化学成分。由表1可以发现，Fe Cr Ni Al涂层内Ni含量较高，其他元素的比例比靶材更低。产生上述结果的原因是，元素在涂层内的分布除受到该元素在靶材内的实际比例影响，同时还跟溅射产额有关。由表1还可以看出，随着功率逐渐提高，Cr与Fe在涂层内的原子比增大，Ni原子比减小。这是由于提高功率后，使得入射粒子获得了更大的能量，从而提高了元素溅射产额，而继续提高粒子能量则会引起溅射产额的减小，最终导致涂层内各元素比例的变化。图3 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层表面SEM形貌
图2 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂层截面SEM形貌通过Scherrer公式计算得到不同功率下Fe Cr Ni Al涂层的晶粒尺寸和晶格常数分布，结果见图4。当功率从60 W增大到120 W后，得到的涂层组织中晶粒从最初的21.6 nm外径增大至26.5 nm。随着功率提高，溅射原子更易在基底表面发生扩散与快速迁移，同时在高能溅射作用下基底将会出现温度明显上升的情况，使涂层以更快速度生长并形成更大尺寸的晶粒。当功率从60 W增大到120 W时，引起涂层晶格常数的降低，这是由于提高功率后，形成高能粒子会对涂层造成更强轰击作用，导致涂层的压应力明显升高。
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