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复合高功率脉冲磁控溅射Ti的放电特性及薄膜制备
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:《金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB751[一般工业技术—真空技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,宁波315201, [2]宁波大学理学院,宁波315211, [3]宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波315211
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划项目2013CB632302; 国家自然科学基金项目51375475; 宁波市创新团队项目2011B81001资助
中文摘要:

采用高功率脉冲磁控溅射与直流磁控溅射并联的复合高功率脉冲磁控溅射技术,研究直流磁控溅射部分耦合直流电流变化对Ti靶在Ar气氛中放电及等离子体特性的影响.采用表面轮廓仪、扫描探针显微镜、X射线衍射与纳米压痕仪对Ti薄膜厚度、结构特征以及力学性能进行表征.结果表明:耦合直流电流增加,靶平均功率增加,脉冲作用期间靶电流降低,等离子体电子密度增加;在耦合直流电流为2.0A时,等离子体电子密度和电子温度获得较大值,分别为2.98 V和0.93 eV;耦合直流电流增加,Ti薄膜沉积速率近似线性增加,粗糙度增加,硬度和弹性模量略有降低;相同靶平均功率时,采用复合高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti薄膜与采用传统直流磁控溅射技术相比,沉积速率相当;靶平均功率650W时复合高功率脉冲磁控溅射所制Ti薄膜比传统直流磁控溅射所制Ti薄膜更加光滑,平均粗糙度降低1.32 nm,力学性能更加优异,硬度提高2.68GPa.

英文摘要:

Hybrid high power impulse magnetron sputtering (HIPIMS) is a new-generation HIPIMS technique with a pulse and dirrect current power supply parallelled connection operation. In this work, the influence of dirrect current from 0 to 4.0 A supplied by the dirrect current power is investigated on hybrid HIPIMS Ti discharge characteristics, plasma parameters (plasma potential, electron temperature and electron density) and Ti film properties in an Ar atmosphere. The results show that target voltage and current are characterized by a peak with variation of time in different dirrect currents. Although the target voltage is barely affected, the target current decreases with increasing the dirrect current during the pulse turn-on stage. The plasma parameters determined by a Langmuir probe have been significantly influenced by the dirrect current. Moreover, the deposition rate and average roughness increase while the hardness and elastic modulus have a slight decrease with the variation of dirrect current from 1.0 to 3.0 A. The samples are selected for comparison with that prepared by conventional direct current magnetron sputtering (DCMS) at the same average target power 650 and 1500 W. The results demonstrate that Ti films using hybrid HIPIMS have a close deposition rate and a superior quality and performance to those prepared using DCMS especially at the low target power 650 W when the direct current is 1.0 A.

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期刊信息
  • 《金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学协术协会
  • 主办单位:中国金属学会
  • 主编:柯俊
  • 地址:沈阳文化路72号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:shxiao@imr.ac.cn
  • 电话:024-23971286
  • 国际标准刊号:ISSN:0412-1961
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1139/TG
  • 邮发代号:2-361
  • 获奖情况:
  • 第一、二届全国优秀科技期刊评比一等奖,第一、二、三届国家期刊奖,国家期刊方阵"双高"期刊,第一、二、三届中国科学院科技期刊评比一等奖,中国科学院优秀期刊特别奖,第一、二、三、五届中国科协优秀科技期刊评比一等奖,中国科协精品期刊工程A类、B类,第一、二、三、四、五届中国百种杰出学术期刊,首届出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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