磁场的闭合状态对磁控溅射Cr镀层沉积过程影响的研究

论文摘要

课题通过调整磁控溅射设备中磁控管磁铁的极性和磁感应强度,形成不同的磁场组合状态,沉积了纯金属Cr镀层。通过对镀层的性能和组织结构的检测分析,研究了磁场的不同的闭合状态和磁感应强度对镀层沉积过程的影响。研究对采用合适的磁场的闭合状态制备性能优异的镀层有重要的应用意义,并且对磁控溅射设备的改进起到一定的指导作用。研究结果表明:随靶基距离增大,镀层厚度减小,而轴向上镀层厚度均匀性越好。完全闭合和半闭合状态下沉积镀层厚度轴向上均匀性较好,在轴向距离—50mm～50mm之间,镀层厚度比较均匀,适合工业生产应用。在相同磁感应强度下,随着磁场闭合程度的增加,沉积镀层由粗大柱状组织变为等轴晶组织,镀层中空隙和缺陷减少,结晶度变好,粗糙度变小,薄膜方块电阻减小。在[111]晶向单晶硅抛光片上,不闭合状态下,Cr镀层以(211)晶面择优生长,半闭合和完全闭合状态,Cr镀层以(110)晶面择优生长。在同一闭合状态下,随着磁感应强度的增加,沉积镀层由柱状组织变为等轴晶组织,镀层中空隙和缺陷减少,结晶度变好,粗糙度变小,薄膜方块电阻减小。三种磁感应强度下,在[111]晶向单晶硅抛光片上,Cr镀层都以(110)晶面择优生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 表面工程技术的发展
• 1.2.1 表面工程技术简介
• 1.2.2 气相沉积技术
• 1.2.3 物理气相沉积技术
• 1.3 溅射技术与等离子体
• 1.3.1 溅射技术基础
• 1.3.2 气体放电
• 1.3.3 等离子体
• 1.4 磁控溅射离子镀技术
• 1.4.1 磁控溅射镀膜技术的发展和现状
• 1.4.2 磁控溅射离子镀的基本原理
• 1.4.3 磁控溅射镀膜的设备及其应用
• 1.4.4 磁控溅射镀膜的影响因素
• 1.5 课题研究
• 1.5.1 课题的目的及意义
• 1.5.2 课题的研究方案及内容
• 2 试验方案
• 2.1 试验材料及试样前处理
• 2.1.1 试样基材材料
• 2.1.2 沉积镀层前试样预处理
• 2.2 制备镀层
• 2.2.1 试验设备
• 2.2.2 试验中试样放置
• 2.2.3 镀膜过程
• 2.3 镀层检测
• 2.3.1 镀层性能检测
• 2.3.2 镀层组织结构分析
• 3 磁场的闭合状态对磁控溅射沉积镀层厚度及均匀性影响
• 3.1 不同闭合状态下沉积的镀层厚度及其均匀性分析
• 3.1.1 不同闭合状态镀层厚度
• 3.1.2 不同闭合状态镀层厚度及均匀性对比
• 3.2 同一闭合状态不同磁感应强度沉积镀层厚度分析
• 3.2.1 不同磁感应强度镀层厚度
• 3.2.2 不同磁感应强度镀层厚度及均匀性对比
• 4 磁场的闭合状态对磁控溅射沉积镀层组织结构的影响
• 4.1 不同条件下沉积镀层SEM分析
• 4.1.1 不同闭合状态下镀层SEM分析
• 4.1.2 不同磁感应强度镀层SEM分析
• 4.2 不同条件下沉积镀层AFM分析
• 4.2.1 不同闭合状态下镀层AFM分析
• 4.2.2 不同磁感应强度镀层 AFM分析
• 4.3 不同条件下沉积镀层的XRD分析
• 4.3.1 不同闭合状态下镀层XRD分析
• 4.3.2 不同磁感应强度镀层XRD分析
• 4.4 不同条件下沉积镀层方块电阻分析
• 4.4.1 不同闭合状态下镀层的方块电阻
• 4.4.2 不同磁感应强度下镀层方阻
• 4.5 不同条件下靶电压和基体偏流变化分析
• 4.5.1 不同闭合状态下靶电压和基体偏流变化
• 4.5.2 不同磁感应强度下靶电压和基体偏流变化
• 5 磁场的闭合状态对磁控溅射镀层沉积影响的机理研究
• 5.1 磁控溅射机理分析
• 5.1.1 粒子在静电场和静磁场中的运动分析
• 5.1.2 磁控溅射工作原理分析
• 5.1.3 薄膜生长分析
• 5.1.4 磁控溅射沉积薄膜结构分析
• 5.2 相同磁感应强度不同闭合状态下镀层沉积影响的原理分析
• 5.3 同一闭合状态不同磁感应强度下镀层沉积影响的机理分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文