李春伟
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田修波
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刘天伟
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秦建伟
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杨晶晶
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巩春志
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杨士勤
稀有金属材料与工程
高功率脉冲磁控溅射是一种制备高质量薄膜的新兴方法.在相同的平均功率下分别采用HPPMS技术和传统DCMS技术在凹槽工件表面制备了钒薄膜.对比研究了两种方法下的等离子体组成、薄膜的晶体结构、表面形貌及膜层厚度的异同.结果表明:HPPMS产生的等离子体包括Ar(1+),v(0)和相当数量的v(1+);而DCMS放电时的等离子体包括Ar(1+),V(0)和极少量的v(1+).两种方法制备的凹槽不同位置处钒薄膜相结构的变化规律大致相似.HPPMS制备的钒薄膜表面致密、平整;而DCMS制备的膜层表面出现非常锐利的尖峰且高度很高,凹槽不同位置表面状态表现出较大差异.DCMS制备的钒薄膜截面表现为疏松的柱状晶结构;而HPPMS制备的膜层也具有轻微的柱状晶结构,但结构更为致密.HPPMS时的膜层厚度小于DCMS时的膜层厚度.与凹槽工件的上表面相比,DCMS时侧壁膜层的厚度为上表面的32％,底部膜层的厚度为上表面的55％.而HPPMS时侧壁的厚度为上表面的35％,底部膜层的厚度为上表面的69％.采用HPPMS方法在凹槽工件表面获得的膜层厚度整体上表现出更好的均匀性.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
凹槽工件
,
钒薄膜
,
均匀性
,
膜厚
李春伟
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田修波
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巩春志
,
许建平
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.07.021
目的：研究不同靶基距对高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS）在凹槽表面制备钒膜微观结构和膜厚均匀性的影响，实现凹槽表面高膜层致密性和均匀性的钒膜制备。方法采用HIPIMS方法制备钒膜，在其他工艺参数不变的前提下，探讨不同靶基距对凹槽表面钒膜相结构、表面形貌及表面粗糙度、膜层厚度均匀性的影响。采用 XRD、AFM及 SEM 等观测钒膜的表面形貌及生长特征。结果随着靶基距的增加，V(111)晶面衍射峰强度逐渐降低。当靶基距为12 cm时，钒膜膜层表面粗糙度最小，为0.434 nm。相比直流磁控溅射（DCMS），采用HIPIMS制备的钒膜呈现出致密的膜层结构且柱状晶晶界不清晰。采用HIPIMS和DCMS方法制备钒膜时的沉积速率均随靶基距的增加而减少。当靶基距为8 cm时，采用HIPIMS方法在凹槽表面制备的钒膜均匀性最佳。结论采用HIPIMS方法凹槽表面钒膜生长的择优取向、表面形貌、沉积速率及膜厚均匀性均有影响。在相同的靶基距下，采用 HIPIMS 获得的钒膜膜厚均匀性优于DCMS方法。
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
靶基距
,
钒膜
,
微观结构
,
厚度均匀性
