噴射電沉積制備銅-鈷多層膜工藝試驗研究.pdf

1、長期以來人們在怎樣有效提高材料的性能方面進行了大量的研究，其中在基底材料表面沉積一層或者多層性質(zhì)與基底材料完全不同的薄膜層是一種重要途徑。納米多層膜材料以其獨特的機械、電光學(xué)和磁學(xué)等性能而受到越來越多的關(guān)注，其制備方法也不斷改進和完善。一些先進的物理和化學(xué)方法也不斷被成功應(yīng)用到了納米多層膜材料的制備上。綜合來看，制備多層膜的方法主要有物理方法、化學(xué)方法和電化學(xué)方法這三大類。
　　針對現(xiàn)有物理方法制備納米多層膜普遍存在的工藝過程復(fù)雜

2、、設(shè)備要求高和成本昂貴，化學(xué)法制備薄膜厚度不均勻、鍍層多孔且結(jié)合力較差而電化學(xué)方法制備工藝復(fù)雜不易實現(xiàn)自動化控制且所得多層膜的易氧化、溶解、磁性能不高等這些問題。本文在國家自然科學(xué)基金以及教育部博士點基金資助下，利用自行設(shè)計研制的噴射電沉積系統(tǒng)在常溫常壓環(huán)境下高效、低成本的制備了銅/鈷納米多層膜，拓展了現(xiàn)有多層膜電化學(xué)制備方法體系。
　　針對硅基底噴射電沉積沉積定域性差和沉積層不均勻等問題展開了系統(tǒng)研究，通過采用優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)、改進

3、進電等措施，部分解決了上述問題，并對銅/鈷多層膜進行了測試分析。本文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于3D打印的噴嘴流場優(yōu)化設(shè)計與驗證。針對噴射電沉積系統(tǒng)中傳統(tǒng)的長方形窄縫噴嘴流場不均勻的問題，運用FLUENT軟件對噴嘴流場進行分析。將解析的結(jié)果以可視化的速度場給出，通過對其速度分布的分析，對噴嘴出口結(jié)構(gòu)進行改進；采用3D打印技術(shù)（SLA）打印初步優(yōu)化的出口形狀的噴嘴，并進行了驗證試驗；
　?。?）硅基底持續(xù)可控沉積的試驗研

4、究。由于硅特殊的半導(dǎo)體特性，在研究過程中經(jīng)典的金屬沉積的一些經(jīng)驗就不太適用，需要建立硅的電沉積模型。因此使用ANSYS電磁場模塊從機理上研究分析電沉積時硅的電場分布，從而改進陰極工件的進電方式，使得在硅基底上沉積多層膜更加穩(wěn)定和高效；
　　（3）銅/鈷多層膜微觀結(jié)構(gòu)及性能測試分析。在硅基底上制備幾組不同參數(shù)的銅鈷多層膜，研究噴射電沉積主要技術(shù)參數(shù)（電流密度和掃描速度）對多層膜表面和橫截面的微觀結(jié)構(gòu)影響，并比較了其對硬度特性的影響，