調(diào)制中頻高功率脈沖磁控濺射系統(tǒng)的研制與TiAl薄膜制備工藝研究.pdf

1、近幾年國內(nèi)外研究發(fā)展起來的高功率脈沖磁控濺射技術(shù)(Highpowerpulsemagnetronsputtering(HPPMS)),是將直流磁控濺射和高功率脈沖磁控濺射疊加起來,其中的直流部分的作用主要是確保充分的預處理,使脈沖到來時起輝容易,縮短脈沖起輝延遲時間,其對于濺射材料的離化及濺射效率沒有實際影響;而其中的高功率脈沖部分能夠產(chǎn)生促使濺射材料離化的高功率,是真正用于磁控濺射的具有實際意義的部分。HPPMS技術(shù)的濺射峰值功率可以

2、達到普通磁控濺射的100倍,約為1000~3000W/cm2,濺射材料離化率高,且這個高度離子化的束流不含大顆粒,能夠制備出性能優(yōu)良的薄膜。
　　但是,這種疊加直流的HPPMS技術(shù)也存在一定的弊端:直流部分所占比例較高且不可控制,在沉積薄膜時直流部分無法提供用于濺射所需的高功率,高功率脈沖所占比例較低,所以系統(tǒng)的濺射效率稍低。本文將針對這一問題,研制一臺中頻調(diào)制脈沖高功率磁控濺射電源,用低頻脈沖來代替普通高功率磁控濺射系統(tǒng)中的直流

3、部分,在確保充分預處理的前提下盡可能減少低頻脈沖比例,提高系統(tǒng)的濺射效率。
　　本文按照MPP(Modulatedpulsedpower)技術(shù)思路,自行設(shè)計研制了一臺中頻調(diào)制脈沖高功率磁控濺射電源,連接電阻負載后通過改變電路參數(shù)測試其輸出信號波形,符合設(shè)計思路和設(shè)計要求。在電源設(shè)計調(diào)試過程中,通過不斷測試調(diào)整改善電源的輸入輸出信號波形,有效地提高了電源的可靠性和穩(wěn)定性。
　　在電源完成測試后,為了驗證所研制的電源是否能夠獲得

4、較高的離化率以及是否能夠有效提高系統(tǒng)的濺射效率,在相同功率條件下針對幾種典型靶材分別采用直流、射頻和高功率脈沖三種濺射方式進行發(fā)射光譜法進行等離子成分測試,通過對比分析得到的光譜曲線證實了調(diào)制中頻高功率脈沖磁控濺射與直流磁控濺射和射頻磁控濺射相比離化率更高,同時能夠有效提高系統(tǒng)的濺射效率。
　　在完成光譜測試后,分別采用直流和高功率脈沖兩種濺射方式在相同的濺射功率條件下,在相應基體上制備TiAl薄膜,對兩種濺射方式制備出的薄膜進行