镁合金表面磁控溅射SiC薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备出SiC(碳化硅)薄膜,利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机对薄膜的纳米力学性能和膜基系统的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:此薄膜具有低纳米硬度(12.39 GPa)、低弹性模量(78.93 GPa)和高硬弹比(0.157);膜基系统具有好的摩擦磨损性能,在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下磨损速率在10-5mm3·m-1·N-1级,摩擦系数约为0.248,薄膜未出现裂纹和剥落.分析表明,此膜基系统具有良好抗磨性能与其薄膜具有低的硬度和高的硬弹比、膜基系统具有好的弹性模量匹配是相一致的.SiC薄膜的低纳米硬度、低弹性模量系基材镁所致.     

AZ31镁合金表面纳米陶瓷涂层的组织与力学性能分析

为改善镁合金表面的耐磨性能,采用磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面制备了纳米Al203陶瓷涂层。用XRD、SEM EDS等分析了涂层的结构和形貌,用正交试验讨论了温度、功率、时间对涂层表面硬度的影响规律。结果表明,影响纳米Al2O3膜硬度和耐磨性的因素是溅射功率和溅射时间,最佳的工艺为80 ℃,200 W,3 h。采用本工艺技术,材料表面主要为2~10 um厚、30 nm左右的粒状δ Al2O3致密层,表层硬度从基体767 MPa提高为1 360 MPa,提高了77.31%。     

退火温度对RF磁控溅射ZnO薄膜力学性能的影响

采用X射线衍射分析（XRD）,原子力显微镜（AFM）及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能。薄膜的制备采用了射频（RF）磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理。XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强。压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa（常温下）逐步增加到5.5GPa（450℃）,随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa（650℃）。弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果。测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善。     

纳米压痕法测量纳米晶金属Cu薄膜力学性能的研究

采用纳米压痕法测量了不同厚度（180～1000nm）的纳米晶Cu膜的硬度和弹性模量.结果表明,Cu膜硬度与厚度的关系类似于Hall-Petch关系,而弹性模量与厚度无关,其值相比块体粗晶Cu下降了约20%,分析位移-载荷曲线发现晶粒尺寸越大的Cu膜其位移跳跃现象越明显.另外,对于不同厚度的Cu膜其临界剪切应力的范围约在3.02～4.07GPa之间,基本接近粗晶Cu的理论剪切强度,位错塞积依然是其塑性变形的主要机制.     

磁控溅射工艺对纳米Ti膜形貌的影响

实验研究了磁控溅射工艺的溅射功率及溅射时间对纳米金属Ti膜的厚度影响,并对薄膜形貌作了简单探讨。结果表明,在其它工艺参数恒定时,金属Ti膜厚度与溅射时间呈正比例关系;金属Ti膜厚度随溅射功率的提高而增大;长时间溅射后的纳米金属Ti膜表面平整,主要源于薄膜进入连续生长阶段,出现晶粒合并的现象。     

高密度等离子体增强非平衡磁控溅射沉积Cu膜研究

采用直流非平衡磁控溅射射频等离子体增强电高法在Si衬底上沉积了Cu膜,用扫描电镜（SEM）研究了沉积Cu膜的表面形貌并测得薄膜的厚度,用X射线衍射（XRD）研究了沉积Cu膜的结构,用电子能谱等对Cu膜进行了成分分析．实验结果表明,在该条件下沉积的Cu膜致密,晶粒尺度在100～1000nm,膜基界面比较紧密,没有明显的空洞,并且Cu膜呈（111）织构．通过实验,找到沉积Cu膜的最佳实验参数,并希望这一工艺能应用在集成电路中．     

铝膜表面周期性纳米坑织构的制备

采用一次阳极氧化铝的方法分别在草酸、磷酸和柠檬酸溶液中制备了多孔阳极氧化铝膜,腐蚀掉铝片表面的氧化铝膜,铝片表面留下周期性纳米坑织构.利用扫描电子显微镜分析不同阳极氧化条件下铝膜的表面形貌,结果表明:铝片表面有序的六角阵列的纳米坑形成,坑的孔径大小随阳极氧化电压的升高而增大.铝片阳极氧化电压为300V,在浓度为4%柠檬酸中氧化2h,坑孔径达到785nm.使用光散射仪测量样品的光散射谱并研究样品对光的散射特性,散射光的强度随着散射角的增大而减小,铝膜表面纳米坑孔径越大对光散射越强.     

溅射功率对GeSb2Te4膜形貌及力学性能的影响

利用电子回旋共振CVD设备的射频磁控溅射方法制备了GeSb2Te4膜,采用原子力显微镜、纳米硬度计以及侧向力显微镜考察了不同溅射功率对GeSb2Te4膜表面微观结构以及力学性能的影响．结果表明：在一定的溅射功率范围内,由于薄膜生长方式从三维向二维的转化,薄膜的表面粗糙度随功率的增大而降低,而且薄膜致密度也随之提高,从而使得非晶态GeSb2Te4膜硬度和弹性模量增大．利用能量密度理论对这一现象进行了分析．另外,由于表面能等因素的影响,功率为63W制备的GeSb2Te4膜粘附力较高,摩擦系数却较小．     

塑料基材上磁控溅射铝膜附着力研究

在光学塑料表面上运用磁控溅射镀制的单质金属铝膜,常出现膜层与基片的附着力差的问题。本文结合光学塑料的性质,通过薄膜附着力理论分析,提出在工艺上改进铝膜附着力的方法。通过实验证明其方法的可行性。     

氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响

利用电化学实验方法和纳米力学探针技术，通过测量载荷-位移关系曲线，研究了氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响，结果表明：随氢含量的增加，不锈钢钝化膜的临界破裂载荷降低，位移偏移量减小，氢导致钝化膜的径向抗拉强度(应力)和弹性模量降低，钝化膜随氢含量的增加而逐渐软化。     

磁控溅射工艺中靶材溅射功率对BCMg薄膜性能影响

采用多靶磁控共溅射技术,利用高纯B、C及Mg单质靶材为溅射源,573K下在单晶Si(001)表面成功制备硬质非晶态BCMg薄膜.背散射扫描电镜(SEM)图显示薄膜成分均匀,与基体Si片结合良好.X射线光电子能谱(XPS)分析表明薄膜中存在B—B、B—C、C—Mg等键态.X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明薄膜为非晶态结构.某单质靶材溅射功率提高时,沉积速率及相应元素在薄膜中的含量随之上升.随着薄膜中B含量增加,薄膜中B—B共价键数量增多,BCMg薄膜硬度与断裂韧性均上升.B含量为85%时,BCMg薄膜硬度及断裂韧性分别达到33.9GPa及3MPa·m1/2.     

Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜的磁控溅射法制备与介电性能研究

用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上沉积Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜.研究沉积气压和衬底温度对BST薄膜结构及介电性能的影响.应用XRD和AFM表征薄膜的物相结构及其表面形貌,通过阻抗分析仪测量薄膜的介电性能.结果表明在3.0 Pa沉积气压和600℃衬底温度下制备的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜有较好的微结构和介电性能.     

溅射气压对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌.结果表明:所制备的 ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜.溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高.     

射频功率对射频磁控反应溅射制备AlN薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的AlN薄膜,各工艺参数中射频功率对其择优取向的影响最大.XRD表征了AlN薄膜的结构,进而选择出最优射频功率.     

磁控溅射TiN薄膜工艺参数对显微硬度的影响

测试了各种工艺参数下磁控溅射制备TiN薄膜的显微硬度，并研究了TiN薄膜硬度随偏压、N2流量及溅射功率的变化．实验结果表明：N2流量对薄膜性能和结构影响较大，随着N2流量的增加，氮化钛薄膜的硬度先急剧上升，到15mL／s时达到最大值，然后氮化钛薄膜硬度平缓下降，在无偏压的情况下，氮化钛薄膜的硬度很低，加偏压后，由于离子轰击作用，薄膜硬度增加，但过高的负偏压反而会降低氮化钛薄膜硬度．     

磁控溅射太阳能电池预镀Mo薄膜及其性能

利用磁控溅射法在玻璃基片上进行了太阳能电池预镀层Mo薄膜的制备,研究了氩气分压、溅射功率、溅射时间等工艺条件对Mo膜性能及厚度的影响,并对Mo膜的物理性能及电学性能进行了研究。结果表明,Mo薄膜的厚度与溅射时间近似的成正比关系,Mo膜的电阻率先降低,并在膜厚为0.3μm处达到最低,而后电阻率逐渐增加。     

射频磁控溅射沉积SiO2膜的研究

研究以射频磁控溅射法在Ｓｉ衬底上沉积ＳｉＯ２膜．这一方法避免了高温氧化法对器件性能的损害．在结构和物理性能上对ＳｉＯ２进行了多方面的测试和分析．结果表明，ＳｉＯ２膜具有：１）微晶结构，结构致密、表面均匀、无针孔等．２）优良的物理性能，腐蚀速率（在Ｐ腐蚀液中）０．２０～０．２４ｎｍ／ｓ，击穿场强２．６×１０７～４．４×１０７Ｖ／ｃｍ．可以得出结论：射频磁控溅射法沉积的ＳｉＯ２膜与热氧化法沉积的ＳｉＯ２膜具有相同的物理性质．     

负偏压对反应磁控溅射AlN薄膜的影响

利用反应磁控溅射制备AlN薄膜,研究了基底负偏压对薄膜结构及其性能的影响.XRD和SEM结果表明:用此方法获得的AlN薄膜呈晶态,负偏压对AlN择优取向产生一定的影响,随着偏压的增大,薄膜表面晶粒尺寸有长大趋势.根据透射谱测试和包络线计算结果可知,薄膜在可见光和红外区域透射率高,随着偏压的增大,薄膜的折射率也随之增大.     

磁控溅射真空制膜技术

利用JGP-560CⅧ型带空气锁的超高真空多功能溅射系统在Si(100)和玻璃基底上沉积了介质薄膜、半导体薄膜、金属薄膜和磁性薄膜,通过实验研究得到各种薄膜较好的镀膜条件;并采用可变入射角椭圆偏振光谱仪对其中一些薄膜的光学性质进行了分析,研究了制备条件对薄膜在可见光范围内光学性质的影响;我们还研究了直流溅射、射频溅射、反应溅射的特点和它们的适用范围。