溅射工艺对有机基底氧化钛薄膜应力的影响

采用常温下靶面进气的直流反应磁控溅射方法在柔性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片上制备氧化钛薄膜,通过正交试验设计沉积工艺条件(溅射功率、Ar:O2、溅射气压和镀膜时间),分析各因素对薄膜应力水平的影响.研究表明,在试验范围内,溅射功率和镀膜时间对薄膜应力值的影响较为显著,而Ar:O2和溅射气压的影响相对较小.     

退火工艺对磁控溅射LiCoO2薄膜形貌与力学性能的影响

采用磁控溅射方法在单晶Si(100)上制备LiCoO_2薄膜并选择不同退火温度、保温时间和退火气氛对薄膜进行热处理,研究不同退火条件对LiCoO_2薄膜形貌、组成、晶体结构和力学性能的影响。结果表明:退火过程将LiCoO_2薄膜表面粗糙度从11.63 nm降低至6.13 nm,且退火气氛对LiCoO_2薄膜表面形貌影响最大;LiCoO_2薄膜退火产生Li_2O、CoO、Co_3O_4等副产物,薄膜组成被破坏;任一退火条件均能使LiCoO_2薄膜结晶,平均晶粒尺寸约为30 nm,退火温度对LiCoO_2薄膜晶粒尺寸和残余应力影响最大;LiCoO_2薄膜退火后,其硬度H、杨氏模量Er增大一个数量级,最优退火工艺下(600℃,60 min,纯O_2气氛),H~3/E_r~2比例为0.03 GPa,抵抗塑性变形能力好。     

磁控溅射沉积工艺条件对薄膜厚度均匀性的影响

薄膜厚度均匀性是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标.在自行设计的磁控溅射沉积设备上,对薄膜沉积工艺中靶基间距、溅射功率、工作气压对膜厚均匀性的影响进行了研究,由连续光谱椭圆偏光仪SE800测量薄膜厚度.结果表明:靶基间距较大的情况下,薄膜均匀性明显改善;溅射功率和工作气压对薄膜均匀性也有较大的影响.     

射频磁控溅射Cr/CrN膜微结构和力学性能研究

利用射频磁控溅射制备了Cr／CrN多层薄膜，并对比单层CrN薄膜，分析研究了多层膜周期与结构和性能之间的关系。研究结果表明：多层膜中没有出现柱状晶体结构，而且结晶取向与单层CrN有显著区别；多层膜的应力普遍小于单层CrN，硬度略高于或接近于单层CrN，在外力作用下的抗变形能力远高于单层CrN；多层膜的应力和硬度随周期厚度的减小而增大，在周期15nm时硬度值达到最大23、8GPa，表明Cr／CrN多层膜的硬度与周期结果有关，而且存在使薄膜性能达到最佳的周期值。     

基片摆动对磁控溅射膜厚均匀性的影响研究

研究了基片摆动和基片自转的磁控溅射系统中基片摆动角振幅和基片自转角速度对磁控溅射膜厚均匀性的影响。在理论分析的基础上,进行了铜膜溅射实验,实验结果和理论分析符合,在摆动角振幅为π/3弧度,自转角速度为π弧度/秒的条件下,于4英寸硅基片上得到了±5.6%的膜厚均匀性。     

溅射工艺对D/M/D结构中SiN_x介质膜光学常数的影响

采用射频反应溅射制备SiNx薄膜,作为以Ag膜为功能层的D/M/D结构透明导电膜中的电介质膜,并研究射频功率、气压以及N2流量对SiNx薄膜光学常数的影响。结果表明,SiNx薄膜具有非晶态结构,光学常数在300~2500nm波长范围内符合正常色散关系。椭偏测试及Cauchy模型拟合结果表明,折射率随功率、气压以及N2流量升高而降低,SiNx光学常数最佳的工艺条件为功率300W,气压0.16Pa,N2与Ar流量比例1∶1,此时薄膜折射率为2.02,消光系数为0,最接近具有化学计量比的Si3N4薄膜的光学常数。按此工艺制备的Si Nx膜在优化厚度为44nm的条件下作为20nm厚度Ag膜的电介质膜,当只有表面SiNx膜时,Ag膜透光率由29.17%提高至55.01%,当Ag膜上下均制备SiNx膜时,透光率进一步提高至66.12%。     

镁合金微弧氧化膜的相结构研究

针对镁合金微弧氧化膜层,对其相组成和品粒尺寸随工艺参数的变化规律进行了定件和定量分析,并考察了相组成对膜层耐蚀性能的影响.结果表明:不同工艺参数条件下制备的微弧氧化膜层均由镁铝尖晶石和方镁石两相组成,但两相的含量差别很大.当这两相含量的比值在0.6～1.0范围内时,膜层的耐蚀性明显提高.不同时间内制备的膜层中MgAl2O3晶粒尺寸都在40～50nm的范围内,随着氧化时间的增加,晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势.     

TiNi基形状记忆合金薄膜的相变特征研究

利用磁控溅射的方法在单晶Si和非晶SiO2基片上制备了TiNi和TiNiCu形状记忆合金薄膜,并利用示差扫描量热法和基片曲率法研究了薄膜的相变特征及应力随温度的变化.研究结果表明450℃溅射形成的记忆合金薄膜具有良好的形状记忆效应,在微电子机械系统有很好的应用前景.TiNi薄膜降温时出现R相变,因而发生两步相变,而TiNiCu薄膜中马氏体和奥氏体间直接转变.基片以及薄膜成份对相变点有很大的影响.单晶Si片作为基片时,记忆合金薄膜和基片间有很好的结合力,而SiO2作为基片时,记忆合金薄膜容易剥落.     

基于几何相位分析的Nb-Si{001}界面应变研究

用高分辨电子显微成像和几何相位分析,研究不同溅射气压下制备的铌薄膜/硅基体的界面微观结构和应变状态。结果表明:铌薄膜表面由花瓣状层片组织构成,层片组织随机分布,没有明显的特征取向;随着溅射气压的增大,层片尺寸随之增大,致密度减小,出现大量孔隙,铌薄膜和硅基体之间存在铌、硅元素的混合层;当溅射气压为0.65 Pa,0.85 Pa和1 Pa时,硅基体中应变ε_(xx)分别是–0.16%,–0.30%和0.42%,ε_(yy)分别是–1.23%,–0.31%和0.26%,溅射气压对硅基体的应变状态具有很大影响;硅基体的应变主要来自于界面混合层和铌薄膜的作用,混合层中铌原子和硅原子相互混杂,存在大量结构缺陷,产生本征应力,从而导致硅基体中产生应变。     

La0．9Ba0．1MnO3—δ薄膜的结构及物性研究

通过射频磁控溅射法在Si(100)基片上沉积了La0.9 Ba0.1MnO3-δ(IJBMO)薄膜,并得到在不同温度下退火后的薄膜.采用X射线衍射(XRD),扫描隧道显微镜(STM),X射线光电子能谱(XPS),四探针法等手段对退火后薄膜的结构、微结构、表面化学态、磁电阻等性质进行了系统研究,结果表明,薄膜在800～850℃温度范围内退火,形成单相结构且晶粒与基片之间存在着相对固定的外延关系.退火温度不同会引起薄膜中含氧量的不同.在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,退火温度为850℃的薄膜样品磁电阻可高达30%.     

磁性多层膜微波吸收剂的制备

利用磁控溅射设备制备了Fe／SiO2磁性多层膜微波吸收剂。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)对其结构进行表征。将磁性多层膜微波吸收剂制成同轴测试样品,利用网络矢量分析仪测量电磁参数,并针对单层材料进行优化设计。结果表明,该磁性多层膜吸收剂具有较好的微波吸收效果。     

ITO透明导电膜的制备及性能

研究了用直流反应磁控溅射法在无机玻璃基片上制备ＩＴＯ透明导电膜的工艺;测试了膜的电阻率、对可见光的透射率及对垂直入射微波的反射率和透射率;研究了反应溅射时氧浓度、溅射后退火气氛对电阻率和透光率的影响;ＩＴＯ膜方块电阻对微波反射率和透射率的影响     

光电探测激光测距机故障分析

针对某型飞机光电探测设备激光测距机辐射能量不满足要求的故障进行分析研究,查找故障原因,对由激光溅射引起的激光辐射器激光棒端面污染导致激光能量下降问题进行了排除,提出了改进措施建议,对提高光电探测设备工作的可靠性有重要意义。     

溅射工艺对TiAlN薄膜摩擦学性能的影响

研究利用反应磁控溅射法在高速钢基体上制备TiAlN薄膜材料,采用XRD测试薄膜晶体结构,用UMT显微力学测试仪测试薄膜摩擦系数.在此基础上讨论铝含量、直流偏压及后期处理对薄膜摩擦系数的影响.结果表明,不同铝含量的TiAlN薄膜中都存在面心立方相和六方相,随着铝含量的增高,面心立方相比例逐渐减小,六方相增多.铝的引入使膜层的硬度明显提高.随着Al含量增加,GCr15与TiAlN膜层之间的摩擦系数下降.另外,直流偏压和后期处理亦可显著改善薄膜的抗摩擦性能.     

SiC/ Cu 复合材料的性能

采用磁控溅射技术制备了SiC/Cu复合材料和SiC、Cu膜.用SEM和XRD对材料的微观结构进行观察和分析,压痕测试和拉伸实验结果表明:SiC/Cu复合材料的层状结构清晰,其韧性和拉伸强度相对于SiC材料有很大提高,但显微硬度有所降低.断口分析表明:裂纹偏转、金属塑性变形、宏观桥联等是其拉伸强度提高的主要原因.     

基片偏压对磁控溅射制备TiB_2涂层结构及性能的影响

为了提高TiB2涂层的致密性,采用磁控溅射技术,通过改变基片偏压,获得了floating,-30V,-90V三种偏压状态的涂层。利用XRD,SEM、纳米压痕仪、Vickers显微硬度仪和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了分析。结果表明:所有制备涂层只存在六方结构TiB2相,偏压为floating状态时制备的涂层表现出疏松的柱状生长结构,硬度为15GPa。随偏压增大,涂层柱状结构变致密甚至消失,硬度和耐磨损性能都得到提高。偏压-30V提高到-90V,相对于floating状态制备的涂层,晶粒尺寸增加了一倍,达到21nm;柱状结构变致密最终消除;硬度从35.5GPa提高到61.9GPa,实现了超硬;同时耐磨损性能提高,使用摩擦副为直径6mm的Al2O3球进行干摩擦实验时,-90V制备的涂层磨损率为5.6×10-16m3/Nm,相对于-30V涂层降低了一个数量级。     

磁控溅射DLC/SiC/Ti多层膜对镁合金摩擦磨损性能的影响

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备DLC/SiC/Ti(类金刚石/碳化硅/钛)多层膜(SiC,Ti为中间层),研究了薄膜的纳米压痕行为和膜基系统的摩擦磨损性能.试验结果表明:DLC薄膜具有低的纳米硬度(4.01GPa)和低的弹性模量(40.53GPa),但具有高的硬弹比(0.10);膜基系统具有好的摩擦磨损性能;在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下摩擦系数平均约为0.19,与镁合金相比,磨损速率低了约三个数量级,膜基系统经3.5h磨损后,未出现裂纹和剥落,显著改善了镁合金的抗磨损性能.     

CrON扩散阻挡层对NbCrAl涂层与Nb基高温合金元素互扩散的影响

利用磁控溅射技术在C103型Nb基高温合金上制备了含和不含CrON扩散阻挡层的NbCrAl涂层,对比研究了2种涂层分别经900℃和1000℃真空热处理后的元素扩散行为。结果表明:NbCrAl涂层以Cr₂Nb和AlNb₂相为主,含非晶态组织;真空热处理后生成了NbAl₃和(Nb,Cr)沉淀相。热处理温度由900℃升至1000℃时,NbCrAl涂层中元素扩散速度加快。不含扩散阻挡层样品中Cr和Al元素扩散至基体的含量分别为2.76wt%和1.21wt%,而含扩散阻挡层样品中Cr和Al元素扩散到基体的含量分别仅为2.52wt%和0.84wt%。扩散阻挡层保持连续,且与涂层及基体的界面结合良好,经高温处理后主要以密排六方结构的Cr₂O₃和Al₂O₃相为主,有效地抑制了元素互扩散。     

射频磁控溅射沉积热障涂层结构特征及高温氧化性能

采用3kW射频电源在经真空电弧镀涂敷了NiCrAlY过渡层的涡轮和导向叶片上沉积 ZrO2陶瓷层,对其组织结构与元素面分布进行了电子探针测试.对NiCrAlY涂层进行喷丸形变处理,研究了不同时效温度下的应力变化.测试了热障涂层高温氧化与热冲击性能,结果表明,经1100℃静态氧化100h和热冲击500次陶瓷层未剥落.