微弧放电区间沉积参数对TiN薄膜微观结构与性能的影响

发布时间：2023-04-30 00:35

　　依据微弧放电区间大电流高电压,可大幅度提高阴极靶面离子轰击强度及轰击密度的特点,本课题利用双脉冲电场环境,通过调控平均靶电流使气体放电伏安特性处于辉光放电区间以及具有反欧姆特性的微弧放电区间,同时在微弧放电区间不同氮气流量下制备TiN薄膜,并对薄膜的微观结构,力学及耐腐蚀性能进行检测与分析,研究不同气体放电区间下所制备TiN薄膜的性能差异以及微弧放电区间氮气流量对TiN薄膜结构与性能的影响,得到如下结论:利用双脉冲电场环境,通过提高平均靶电流的方式将气体放电伏安特性由辉光放电区间(平均靶电流<2.5A)引入到微弧放电区间(平均靶电流>2.5A),并制备多组TiN薄膜。通过对薄膜的物相及结构的分析可知:随着平均靶电流的增大,TiN薄膜的择优取向由辉光放电区间的(200)晶面转变为微弧放电区间的(111)晶面,且结晶程度有明显提高;晶粒由无序的团簇结构转变为规则的三角锥状结构。对薄膜的硬度、结合强度及耐腐蚀性研究可知:辉光放电区间与微弧放电区间的变化规律一致,均随着平均靶电流的增加呈递增的趋势;当平均靶电流增大至最大值3A时,薄膜具有最大的硬度(27.1GPa)和H/E值(0....

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 薄膜的形成过程与结构
        1.2.1 薄膜的形成过程
        1.2.2 薄膜的结构
    1.3 磁控溅射技术的发展
        1.3.1 磁控溅射的工作原理
        1.3.2 磁控溅射的优缺点分析
        1.3.3 磁控溅射的发展趋势
    1.4 微弧区沉积粒子的脱靶方式转变及电场环境的选择
        1.4.1 微弧区沉积粒子脱靶方式的转变
        1.4.2 电场环境的选择
    1.5 研究目的及意义
    1.6 研究内容
    1.7 技术路线图
2 实验原理与方法
    2.1 试样基材及预处理
    2.2 实验设备
    2.3 薄膜制备过程及工艺参数
        2.3.1 薄膜制备过程
        2.3.2 工艺参数的设定
    2.4 薄膜结构与性能测试
        2.4.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)形貌分析
        2.4.3 原子力显微镜(AFM)形貌分析
        2.4.4 薄膜的厚度及沉积速率分析
        2.4.5 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.4.6 薄膜的显微硬度分析
        2.4.7 薄膜的膜基结合强度分析
        2.4.8 薄膜的耐蚀性分析
3 不同放电区间平均靶电流对TiN薄膜结构与性能的影响
    3.1 不同平均靶电流对脱靶机制及离化率的影响
    3.2 不同平均靶电流下TiN薄膜的物相分析
    3.3 不同平均靶电流下TiN薄膜的组织形貌分析
    3.4 不同平均靶电流下TiN薄膜的表面粗糙度分析
    3.5 不同平均靶电流下TiN薄膜的微观形貌分析
    3.6 不同平均靶电流下TiN薄膜的力学性能分析
        3.6.1 显微硬度分析
        3.6.2 膜基结合强度分析
    3.7 不同平均靶电流对TiN薄膜耐蚀性的影响
    3.8 本章小结
4 微弧放电区间氮气流量对TiN薄膜结构与性能的影响
    4.1 不同氮气流量下TiN薄膜的物相分析
    4.2 不同氮气流量下TiN薄膜的组织形貌分析
    4.3 不同氮气流量对TiN薄膜沉积速率的影响
    4.4 不同氮气流量下TiN薄膜的表面粗糙度分析
    4.5 不同氮气流量下TiN薄膜的微观形貌分析
    4.6 不同氮气流量对TiN薄膜力学性能的影响
        4.6.1 显微硬度分析
        4.6.2 膜基结合强度分析
    4.7 不同氮气流量对TiN薄膜耐蚀性的影响
    4.8 本章小结
5.结论
致谢
参考文献



本文编号：3806059