濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析課件

濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析濺射功率對(duì)金屬化薄膜成膜速率的影響從理論上看,對(duì)于磁控濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析濺射源,鍍膜沉積速率都會(huì)隨著靶功率的增大而增大,二者具有較好的線性關(guān)系。由于在異常輝光放電中,電流的增大,必然導(dǎo)濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析致電流密度成比例地增加,而電流密度的增加會(huì)引起電場(chǎng)的進(jìn)一步畸變,使陰極位降區(qū)的長(zhǎng)度不斷減少,維持放電所必須的陰極位濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析降將進(jìn)一步增加,撞擊陰極的正離子數(shù)目及動(dòng)能都大為增加,在陰極表面發(fā)生濺射作用也要強(qiáng)烈得多,致使沉積速率增大。實(shí)驗(yàn)保濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析持其他條件不變,測(cè)試了不同功率密度下Cr靶、Ni-Cu靶和Ag靶的成膜速率如圖1。圖1不同濺射功率下各個(gè)濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析靶的成膜速率可見,隨著濺射功率密度的增加,濺射靶的濺射速率迅速增加,在超過20W·cm-2濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析以后濺射速率增加明顯變緩。但是需要指出的是,靶材承受的功率是有限的。靶面溫度過高會(huì)導(dǎo)致靶材熔化或引起濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析弧光放電。因此靶功率應(yīng)當(dāng)在靶材允許值范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。因此提高鍍膜速率的工藝原則應(yīng)當(dāng)盡可能接近允許值;靶電壓盡可能接近最佳值濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,20W·cm-2的濺射功率比較合適。濺射功率對(duì)金屬化薄膜形貌的影響由于在濺濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析射過程中,濺射功率不是完全用于濺射的,還有用于靶材發(fā)熱、γ光子和χ射線發(fā)射、二次電子發(fā)射等,對(duì)于后面的幾種能量濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析消耗來說,可以認(rèn)為是無用功[5,6]。因此,當(dāng)濺射功率較小時(shí),用于濺射時(shí)的有用功達(dá)不到要求,無法進(jìn)行輝光放電,濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析濺射也就無法進(jìn)行。當(dāng)濺射功率過大時(shí),有用功雖然足夠了,但薄膜的沉積速率太快,導(dǎo)致基片溫度升高,從而使薄膜均勻性不濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析好,致密度也達(dá)不到要求。因此,濺射功率過大或過小,均不能滿足要求。實(shí)驗(yàn)保持其他條件不變,測(cè)試觀察了濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析不同濺射功率密度下制備的金屬化薄膜的表面形貌,如圖2所示。當(dāng)功率較低時(shí)(圖2a),膜層很薄,濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析甚至有的區(qū)域還未形成完整的覆蓋層。當(dāng)濺射功率較高時(shí)(圖2c),薄膜結(jié)構(gòu)中有很多孔隙,膜層疏松。就薄膜的致密性和完整濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析性而言,濺射功率密度為20W·cm-2(圖2b)時(shí)較理想,其柱狀晶粒度明顯要小于功率在10W·cm-2和3濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析0W·cm-2的柱狀晶粒度,進(jìn)一步說明了結(jié)晶情況與濺射功率的關(guān)系。而且可以看出隨著晶粒的長(zhǎng)大,柱狀組織間的空隙濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析減少。這是由于功率增大會(huì)引起沉積速率增大,其薄膜臨界核半徑與臨界形核自由能均隨之降低,從而導(dǎo)致高的形核速率和細(xì)密的薄濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析膜組織。當(dāng)功率過大時(shí),沉積速率太快,反而破壞膜層組織結(jié)構(gòu)。圖2不同濺射功率下的薄膜表面形貌濺射功率對(duì)薄膜性能的acdb,鍍膜機(jī),濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析影響濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響隨著功率的增大,濺射原子的能量增大,部分高能量的濺射原子會(huì)使濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析基片表層產(chǎn)生缺陷,成為薄膜新相的成核中心,隨著薄膜的生長(zhǎng),自由能下降,在基片與薄膜之間形成一層濺射原子與基片原子相濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析互融合的偽擴(kuò)散層,這樣提高了薄膜與基片的附著力。同時(shí)高能量的濺射原子沉積在基片上產(chǎn)生較高的熱能,也會(huì)增強(qiáng)薄膜與基片的濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析附著力。此外功率的改變亦會(huì)影響膜的生長(zhǎng)方式,改善膜組織,從而對(duì)膜的塑性、強(qiáng)度等性能指標(biāo)造成影響,進(jìn)而影響結(jié)合強(qiáng)度。濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析但是過高的功率密度要求靶具有很強(qiáng)的冷卻,同時(shí)鐵氧體基片會(huì)升溫,破壞膜層結(jié)構(gòu),降低膜層的致密性和均勻度,顯著影響其濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析焊接性能。并且過快的沉積速率會(huì)使金屬化膜層內(nèi)應(yīng)力過大,反而降低結(jié)合力。實(shí)驗(yàn)保持其他條件不變,在不濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析同濺射功率下制備了Cr(150nm)/Ni-Cu(460nm)/Ag(200nm)結(jié)構(gòu)的金屬化薄膜,可以看濺射功率對(duì)金屬化薄膜性能的影響分析出,初期隨著濺射功率的增加,薄膜抗拉強(qiáng)度和焊接性能都明顯提高;當(dāng)濺射功率超過20W·c