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弧源电流对TiN薄膜沉积速率的影响

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-07-06 16:06:37 【

        高的硬度对于TiN 薄膜具有重要作用,高的硬度将对应着好的耐磨性。弧源电流对薄膜的硬度影响较大。图6 是不同弧源电流强度下所得到的TiN 薄膜的硬度变化规律。TiN 薄膜的硬度随弧源电流的增大而增大,在弧源电流大于80 A 制备的TiN 薄膜硬度超过HV2000。
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   基体温度影响薄膜的生长结构,从而影响薄膜的性能。温度较低时,薄膜的结构为较粗大的柱状晶结构,这种结构相当粗糙,致密度较低,孔洞缺陷多,因而薄膜的硬度低;随弧源电流的升高,基体温度也升高,沉积原子在基体上的扩散加快,使薄膜从结构较疏松的粗大柱状晶结构向较致密细小的柱状晶结构转变,同时晶粒变得细小,使薄膜得到晶界强化,因而薄膜的硬度提高。
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  沉积速率对TiN 薄膜的性能也有很大的影响,高沉积速率下制备的薄膜比较致密,硬度和结合力都较好,而低沉积速率制备的薄膜较疏松。
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   另外,弧源电流增大,靶材表面和真空室的温度都会升高,一方面靶材会有更多的Ti蒸发出来,有较多的Ti 粒子电离并和电离的N相互作用,生成TiN 薄膜;另一方面在衬底(样品)表面,由于温度升高,粒子的扩散过程容易进行,因而薄膜沉积速率加快。同时由于真空室温度升高,从化学反应的角度来说,Ti 与N 更易于结合成TiN,因而大量的N 离子被反应掉,使得真空室的真空度升高,在稀疏的等离子体中,粒子到达基体表面的阻碍作用减弱,有更多的粒子到达衬底(样品)表面,并沉积成膜,因而沉积速率提高。

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