磁控管非平衡度及偏壓對 Cr膜生長和組織性能的影響研究.pdf

1、本文采用直流磁控濺射離子鍍設(shè)備于單靶濺射條件下在單晶Si基底上制備了Cr鍍層。采用SEM、表面輪廓測試儀及XRD觀察了不同磁控管非平衡度狀態(tài)下Cr鍍層生長過程中形貌演化過程；采用四點(diǎn)探針法、納米壓入測試儀和表面輪廓測試儀分別對不同磁控管非平衡度和偏壓狀態(tài)下，不同靶基距處Cr鍍層的導(dǎo)電性、納米硬度、彈性橫量及表面粗糙度等性能進(jìn)行了測量；使用SEM、AFM及XRD方法對以上Cr鍍層的微觀組織、晶體結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀況、晶粒度等微觀狀態(tài)進(jìn)行了分析。

2、在以上檢測的基礎(chǔ)上，對檢測結(jié)果進(jìn)行了深入的分析，探討了磁控管非平衡度和偏壓對磁控濺射Cr鍍層生長及組織性能的影響機(jī)理。
　　分析結(jié)果表明：磁控管非平衡度的改變顯著影響著整個沉積過程中Cr鍍層的生長過程、微觀組織和性能。Cr鍍層在沉積的各時間段內(nèi)均由不同的影響因素主導(dǎo)其生長過程。隨著沉積速率的增大，鍍層晶體經(jīng)歷了由隨機(jī)生長向擇優(yōu)生長的轉(zhuǎn)變過程且鍍層晶體發(fā)生了由最密排面Cr(110)向次密排面Cr(200)擇優(yōu)生長的轉(zhuǎn)變。不同非平衡度

3、和偏壓下鍍層截面均為排列緊密的柱狀結(jié)構(gòu)，柱狀顆粒傾斜貫穿于整個鍍層截面且鍍層均沿Cr(110)面擇優(yōu)生長，斜向沉積和自遮蔽效應(yīng)是柱狀晶斜向生長的主要原因，提離襯底偏壓并未影響鍍層晶體結(jié)構(gòu)及柱狀器粒與襯底之間的夾角。不同非平衡度和偏壓狀態(tài)下鍍層內(nèi)應(yīng)力均為壓應(yīng)力。鍍層晶粒度、電阻率、內(nèi)應(yīng)力、硬度及彈性模量隨K的增大而增大，但表面粗糙度隨著非平衡度的增大而減小。
　　靶/基相對位置直接影響著鍍層晶體的狀態(tài)。鍍層粗糙度、晶粒度隨著靶基距的