PBAIP等離子體鞘層物理特性的應(yīng)用研究.pdf

1、脈沖偏壓電弧離子鍍(PulsedBiasArcIonPlating，PBAIP)是近十幾年來發(fā)展起來的一種新興薄膜沉積技術(shù)，與傳統(tǒng)的電弧離子鍍技術(shù)相比，它具有沉積溫度低、殘余應(yīng)力小、晶粒細化及顆粒凈化等優(yōu)點，為沉積性能優(yōu)異的多層薄膜提供了條件。但是脈沖偏壓等離子體鞘層理論方面的計算研究進展不足于達到指導(dǎo)實驗的程度，尚未形成理論應(yīng)用于實驗并從實驗的信息反饋中完善自己的益性研究循環(huán)。 本文在對脈沖偏壓等離子體鞘層特性進行理論計算研究

2、后，為了驗證其對實驗有指導(dǎo)意義，設(shè)計了兩組實驗，并對實驗結(jié)果進行相關(guān)的分析與檢測。 首先，針對絕緣基板，本文建立了自洽的射頻和脈沖等離子體鞘層流體動力學(xué)模型，研究了脈沖偏壓等離子體鞘層物理特性以及脈沖偏壓頻率、占空比和幅值對絕緣基板表面充電效應(yīng)和轟擊到絕緣基板上離子能量分布的影響。模型包括離子連續(xù)性方程、動量方程和泊松方程，特別是提出了可以自洽地決定絕緣基板表面電勢、表面電荷密度和鞘層厚度關(guān)系的等效電路方程。模擬結(jié)果表明，轟擊到

3、絕緣基板上的離子能量分布具有雙峰結(jié)構(gòu)，脈沖偏壓下的離子能量分布近似為斷續(xù)的，因而可以得到較為均勻的離子能量。 然后，設(shè)計并參與完成兩組實驗： (1)在高速鋼上沉積(TiNb)N薄膜； (2)分別在取向為(100)的單晶Si片上和316L不銹鋼上沉積TiO2薄膜。 利用X射線衍射(XRD)對薄膜的相組成進行了分析，運用掃描電子顯微鏡(SEM)對薄膜的表面形貌進行了觀察，考察了不同脈沖偏壓對薄膜組織和微觀結(jié)構(gòu)