高功率復(fù)合脈沖磁控濺射等離子體特性及TiN薄膜制備.pdf

1、磁控濺射技術(shù)成膜的粒子能量高，所鍍膜層密度高、針孔少、純度高，廣泛應(yīng)用于金屬和化合物薄膜沉積。但是，傳統(tǒng)的直流磁控濺射技術(shù)沉積速率低，靶功率密度受靶熱負荷的限制，當濺射電流較大時，過多的陽離子對靶進行轟擊使濺射靶過熱而燒損。為提高磁控濺射的濺射速率，人們發(fā)展了高功率脈沖磁控濺射技術(shù)，但是高功率脈沖磁控濺射瞬時功率雖然很高，其平均功率并不高，并且存在起輝延遲和打弧的現(xiàn)象。所以，采用高功率復(fù)合脈沖磁控濺射技術(shù)，進一步提高高功率脈沖磁控濺射的

2、濺射速率和改善其工藝性能顯得尤為重要。
　　本文自行研制了一臺高功率復(fù)合脈沖磁控濺射電源，用此電源研究了高功率復(fù)合脈沖磁控濺射的等離子體離子密度分布。在奧氏體不銹鋼表面采用高功率復(fù)合脈沖磁控濺射技術(shù)沉積TiN薄膜，通過掃描電子顯微鏡(SEM)、球盤式摩擦試驗機，電化學腐蝕平臺研究了不同脈沖電流對薄膜的表面形貌、截面形貌、摩擦學性能、耐腐蝕性能的影響。
　　電源性能測試結(jié)果表明，自行研制的高功率復(fù)合脈沖磁控濺射電源性能穩(wěn)定，可

3、用于磁控濺射過程。電源的過壓和過流保護電路能夠在5μs內(nèi)使高功率可控晶體管器件關(guān)斷，實現(xiàn)電源的可靠保護；在脈沖電路中加入電感，可以有效地穩(wěn)定輸出電壓和輸出電流波形，避免頻繁出現(xiàn)真空室打火現(xiàn)象。
　　等離子體密度檢測結(jié)果表明，高功率復(fù)合脈沖磁控濺射的等離子體密度一般在1011/cm3數(shù)量級，而傳統(tǒng)直流磁控濺射的等離子體密度為1010/cm3數(shù)量級，高功率復(fù)合脈沖磁控濺射大大提高了等離子體的密度。高功率復(fù)合脈沖磁控濺射的等離子體密度隨