喷射电沉积制备铜/钴多层膜工艺试验研究

发布时间：2022-01-11 19:26

　　长期以来人们在怎样有效提高材料的性能方面进行了大量的研究,其中在基底材料表面沉积一层或者多层性质与基底材料完全不同的薄膜层是一种重要途径。纳米多层膜材料以其独特的机械、电光学和磁学等性能而受到越来越多的关注,其制备方法也不断改进和完善。一些先进的物理和化学方法也不断被成功应用到了纳米多层膜材料的制备上。综合来看,制备多层膜的方法主要有物理方法、化学方法和电化学方法这三大类。针对现有物理方法制备纳米多层膜普遍存在的工艺过程复杂、设备要求高和成本昂贵,化学法制备薄膜厚度不均匀、镀层多孔且结合力较差而电化学方法制备工艺复杂不易实现自动化控制且所得多层膜的易氧化、溶解、磁性能不高等这些问题。本文在国家自然科学基金以及教育部博士点基金资助下,利用自行设计研制的喷射电沉积系统在常温常压环境下高效、低成本的制备了铜/钴纳米多层膜,拓展了现有多层膜电化学制备方法体系。针对硅基底喷射电沉积沉积定域性差和沉积层不均匀等问题展开了系统研究,通过采用优化喷嘴结构、改进进电等措施,部分解决了上述问题,并对铜/钴多层膜进行了测试分析。本文主要研究内容如下:（1）基于3D打印的喷嘴流场优化设计与验证。针对喷射电沉积... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 纳米多层膜
        1.1.1 纳米多层膜概述
        1.1.2 纳米多层膜的性能
        1.1.3 纳米多层膜的应用
    1.2 喷射电沉积制备纳米多层膜
        1.2.1 纳米多层膜的制备方法
        1.2.2 喷射电沉积技术及其特点
        1.2.3 喷射电沉积技术制备纳米多层膜研究现状
    1.3 本文研究的目的、意义与主要内容
        1.3.1 本文研究的目的、意义
        1.3.2 本文的主要内容
第二章 喷射电沉积试验装置及多层膜的制备方法
    2.1 电化学沉积理论
        2.1.1 电化学沉积过程
        2.1.2 喷射电沉积理论
        2.1.3 铜、钴沉积理论
    2.2 喷射电沉积装置
        2.2.1 喷射电沉积装置原理
        2.2.2 喷射电沉积装置特点
    2.3 多层膜制备工艺设计
        2.3.1 阳极设计
        2.3.2 电沉积溶液
        2.3.3 阴极基底材料的准备及前处理
        2.3.4 Cu/Co多层膜的制备、封装与刻蚀
    2.4 研究方法
        2.4.1 打磨抛光
        2.4.2 WS-2005 涂层附着力自动划痕仪
        2.4.3 表面形貌与结构表征
        2.4.4 力学性能测试
        2.4.5 磁性能测试
    2.5 本章小结
第三章 基于 3D打印的喷嘴流场优化设计与验证
    3.1 优化技术简介
        3.1.1 CFD计算分析软件
        3.1.2 3D打印技术
    3.2 FLUENT流场仿真优化
        3.2.1 基本理论
        3.2.2 模型建立
        3.2.3 仿真结果与分析
    3.3 3D打印喷嘴试验验证分析
    3.4 本章小结
第四章 硅基底持续可控沉积工艺
    4.1 喷射电沉积ANSYS电场仿真
        4.1.1 ANSYS电磁场基本理论
        4.1.2 模型建立
        4.1.3 仿真结果与分析
        4.1.4 进电改进设计与分析
    4.2 试验验证分析
        4.2.1 沉积层形貌
        4.2.2 扫描喷射电沉积速率
        4.2.3 扫描喷射电沉积铜与硅基底结合力
    4.3 本章小结
第五章 铜/钴多层膜微观结构及性能测试分析
    5.1 电流密度对铜/钴多层膜微观结构和显微硬度的影响
        5.1.1 电流密度对多层膜表面形貌的影响
        5.1.2 电流密度对多层膜横截面的影响
        5.1.3 电流密度对多层膜表面粗糙度的影响
        5.1.4 电流密度对多层膜显微硬度的影响
    5.2 扫描速度对铜/钴多层膜微观结构和显微硬度的影响
        5.2.1 扫描速度对多层膜表面形貌的影响
        5.2.2 扫描速度对多层膜横截面的影响
        5.2.3 扫描速度对多层膜表面粗糙度的影响
        5.2.4 扫描速度对多层膜显微硬度的影响
    5.3 铜/钴多层膜XRD表征
        5.3.1 电流密度对多层膜XRD结构特性的影响
        5.3.2 电流密度对多层膜择优取向的影响
    5.4 铜钴多层膜GMR性能
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文完成的主要工作
    6.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3583325