中频磁控溅射周期性变电流(Ti,Al)N多层薄膜的结构与性能

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磁控溅射tin薄膜及其性能研究

磁控溅射tin薄膜及其性能研究
1磁控溅射tin薄膜
磁控溅射是一种前沿的物理沉积技术，可以将各种金属、半导体和其他材料提供形成薄膜，具有特别的优势。

近年来，由于具有低温和低能耗优势，磁控溅射tin薄膜在电子元件的生产中得到了广泛的应用。

2tin薄膜的性质及应用
Tin薄膜具有良好的涂覆性能和改性性，具有与环境容易形成稳定的氧化物膜的能力，可用于作为电子器件封装件不锈钢表面上的涂层，可降低接点电阻。

此外，tin薄膜还可以用于多层电路，用于绝缘抗电强度和耐威胁性测试。

3磁控溅射tin薄膜的研究
磁控溅射tin薄膜具有独特的性能，能够有效提高电子元件的可靠性和能源效率，但也存在一些难以解决的技术问题，成为当前行业科研工作主要集中的方向。

一般而言，研究者会通过改变溅射参数和使用不同材料来寻求更优质的Tin薄膜，以实现更细腻、稳定、具有抗蚀性的膜层。

4磁控溅射tin薄膜性能研究
磁控溅射tin薄膜在电子材料中表现出了优异的物理性能，但仍有一些性能特征受到限制，希望通过研究来降低这些特征的影响。

近
年来，一些研究者开始进行合成材料的对比研究，从而了解磁控溅射tin薄膜的压敏性和腐蚀性，以及表面结构形成的影响。

通过对比测试，可以确定铅涂层的结构参数，以及外部磁场对薄膜结构和特性的影响。

5结论
磁控溅射tin薄膜是一种前沿的高效涂层技术，具有低温和低能耗优势，可以有效改善电子元件的可靠性和能源效率。

然而，在实现优质tin薄膜之前，仍然存在一些技术难题，仍需要进行深入的研究，以更好地了解其磁控溅射tin薄膜的特性和性能。

磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜性能影响

磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜性能影响一、磁控溅射镀膜技术概述磁控溅射技术，作为一种先进的物理气相沉积技术，广泛应用于薄膜制备领域。

该技术通过在高真空环境中，利用磁场和电场的共同作用，使得靶材表面产生等离子体，靶材原子或分子被激发并溅射出来，随后沉积在基底上形成薄膜。

磁控溅射技术因其高沉积速率、良好的膜厚均匀性、较低的沉积温度以及能够制备高纯度薄膜等优点，被广泛用于制备各种高性能薄膜材料。

1.1 磁控溅射技术的原理磁控溅射技术的核心原理是利用磁场对等离子体中的电子进行约束，形成所谓的“磁镜效应”，使得电子在靶材表面附近形成高密度区域，从而提高溅射效率。

在溅射过程中，靶材原子或分子被等离子体中的离子撞击而逸出，并在电场的作用下飞向基底，沉积形成薄膜。

1.2 磁控溅射技术的应用磁控溅射技术在多个领域有着广泛的应用，包括但不限于：- 光学薄膜：用于制射镜、增透膜、滤光片等。

- 电子器件：用于制备半导体器件中的绝缘层、导电层等。

- 装饰镀膜：用于制备各种装饰性金属膜。

- 耐磨镀膜：用于提高材料表面的硬度和耐磨性。

二、磁控溅射镀膜工艺参数磁控溅射镀膜工艺参数对薄膜的性能有着决定性的影响。

这些参数包括溅射功率、溅射气压、溅射气体种类、溅射时间、基底温度等。

通过精确控制这些参数，可以优化薄膜的物理、化学和机械性能。

2.1 溅射功率对薄膜性能的影响溅射功率是影响薄膜性能的关键因素之一。

溅射功率越高，靶材表面的等离子体密度越大，溅射速率也越高。

然而，过高的溅射功率可能导致薄膜内部产生较多的缺陷，如气泡、晶格畸变等，从而影响薄膜的性能。

因此，选择合适的溅射功率对于获得高质量的薄膜至关重要。

2.2 溅射气压对薄膜性能的影响溅射气压同样对薄膜性能有着显著的影响。

较低的溅射气压有利于提高薄膜的致密性，减少薄膜内部的孔隙率，但过低的气压可能导致薄膜生长过程中的原子迁移率降低，影响薄膜的均匀性。

相反，较高的溅射气压可以增加薄膜的沉积速率，但可能会降低薄膜的致密性。

磁控溅射制备多层金属膜的研究

磁控溅射制备多层金属膜的研究多层金属膜是在超薄膜技术领域中的一种材料，因其具备良好的物理和化学性质而被广泛应用。

其中，磁控溅射制备多层金属膜是一种常见的制备方法。

本文将探讨该方法的原理、优缺点以及在应用中的局限性和改善措施。

一、磁控溅射制备多层金属膜的原理磁控溅射制备多层金属膜主要是通过在真空条件下，利用一个磁场和离子轰击来实现的。

具体过程为：在真空室中，将金属样品（被称为“靶材”）放置在磁控溅射枪的正极下，而在负极放置一个基板（一般是用作多层膜的衬底材料）。

接着，通过加热或通过强制气泵进行真空抽吸，使得室内压强降低至10^-8∼10^-7Pa。

在真空室中加入高纯惰性气体（如氩气），并在金属靶材上加加高频电场，电场将激发氩气原子，氩离子朝着金属靶材飞去，当氩离子撞击到靶材表面时，将激发出一些靶材的原子或分子。

这些气体化学物质再以离子的形式沉积到基板上形成了多层金属膜。

二、磁控溅射制备多层金属膜的优缺点磁控溅射制备多层金属膜的主要优点是好的成膜质量和较高的制备效率。

由于真空反应室的高度减少设备杂质的污染，同时溅射过程中的惰性气体也有助于稳定制备，从而保证了膜层的纯度和光滑性。

然而，磁控溅射制备多层金属膜还存在一些不足之处。

例如很难制备大面积的薄膜，制备条件需要控制得非常精确，过程中还要严格监测膜的成分均匀性和厚度分布。

另外，对于某些金属制备，过程中会出现电弧跳闸和目标表面冲孔现象，因此需要更耐用的靶材。

三、在应用中的局限性和改善措施磁控溅射制备多层金属膜在应用中的局限性也很明显，比如难以制备大面积薄膜和部分不能制备高沟槽纵向结构等。

在此基础上，一些晶体和热膨胀系数相差较大的金属材料制备多层膜，也存在困难。

为解决上述问题，需要对磁控溅射制备多层金属膜技术进行技术创新和改进。

例如改进靶材材料，采用更加稳定的加热条件来保持材料的稳定性；通过射流控制和微射流等技术，使流线更加均匀，提高成膜质量和成膜效率；增加气体类型和控制放电速率等措施，对制备特殊纵向结构进行研究，并提高内在紧张度控制等方面进行改进和创新。

Al／Ti对磁控溅射 TiAlN膜层结构、硬度和摩擦性能的影响

Al／Ti对磁控溅射 TiAlN膜层结构、硬度和摩擦性能的影响王新;李德元;金浩;陈勇;张罡【摘要】采用磁控溅射技术在炮钢基材表面制备不同Ti靶电流的TiAlN膜层。

利用激光共聚焦、X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪、多功能材料表面性能测试仪、蔡司显微镜等检测方法，研究不同Al／Ti对TiAlN膜层的粗糙度，相结构、纳米硬度、摩擦性能的影响。

结果表明：磁控溅射沉积TiAlN膜层光滑致密，无大液滴，以TiN（200）、（220）为主相择优生长。

Al／Ti比值为1．32时，薄膜硬度处于峰值区，纳米硬度最高可达19GPa。

Al／Ti比值为0．87时硬度略微降低，但表面粗糙度最小为0．029μm，摩擦系数保持稳定最低为0．4723左右。

Al／Ti比值为0．87时，表现出较好的抗磨损性能。

%TiAlN films with different Ti target current were prepared on the surface of the gun steel by magne-tron sputtering technology .Laser scanning confocal microscope , X-ray diffraction , scanning electron microscopy , nano indentation , multifunctional material surface performance tester , Zeiss microscope detection method of differ-ent Al/Ti on TiAlN roughness , phase structure , hardness , friction properties were used .The results show that the TiAlN films deposited by magnetron sputtering is smooth and dense , with no large droplets , and the TiN (200) and (220) is the dominant phase .When the Al/Ti ratio was 1.32, the hardness of the films in the peak district , nano hardness up to 19 GPa.When the Al/Ti ratio is 0.87, the hardness is slightly lower , but the minimum surface roughness is 0.029 μm, and the friction coefficient is about 0.472 3.When the Al/Ti ratio is 0.87,the wear re-sistance is better .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)031【总页数】6页(P18-23)【关键词】磁控溅射;炮钢;TiAlN膜层;液滴;表面粗糙度;相结构;纳米硬度;摩擦系数【作者】王新;李德元;金浩;陈勇;张罡【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院1，沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院1，沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院1，沈阳110870; 沈阳理工大学装备工程学院2，沈阳 110159;成都晋林机械制造有限公司3，成都 611930;沈阳理工大学材料科学与工程学院4，沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG174.444随着材料表面改性技术的快速发展，传统TiN和TiC涂层的性能存在许多不足之处，比如硬度低、耐磨性差、抗氧化温度不高等，远不能适应当前的工业生产。

TiN、Ti(C,N)和(Ti,Al)N涂层的结构和性能研究

TiN、Ti(C,N)和(Ti,Al)N涂层的结构和性能研究周兴灵;彭卫珍;周书助;陈利【期刊名称】《矿冶工程》【年(卷),期】2008(28)3【摘要】借助EPMA、XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN、Ti(C,N)和(Ti,Al)N涂层的组织结构和力学性能.研究表明,TiN涂层的晶粒形貌为典型的喇叭口结构,呈(220)生长织构;Ti(C,N)与(Ti,Al)N 涂层为平直的柱状晶结构,但表现出不同的取向.Ti(C,N)涂层表现出最高的硬度,TiN 涂层则表现出与基体更好的结合力,(Ti,Al)N涂层由于其好的高温稳定性表现出最好的切削性能.【总页数】3页(P114-116)【作者】周兴灵;彭卫珍;周书助;陈利【作者单位】湖南工业大学,冶金学院,湖南,株洲,412000;株洲硬质合金集团公司,湖南,株洲,412000;湖南工业大学,冶金学院,湖南,株洲,412000;株洲硬质合金集团公司,湖南,株洲,412000;株洲硬质合金集团公司,湖南,株洲,412000【正文语种】中文【中图分类】TG430.15【相关文献】1.TiN单层和TiN/Ti(C,N)多层涂层的结构和性能研究 [J], 汪晓2.(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N复合涂层的切削性能研究 [J], 陈利;吴恩熙;李佳3.TiN、Ti0.56Al0.44N和Al0.65Ti0.35N涂层刀具的摩擦特性对比研究 [J], 刘爱华4.Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层 [J], 张晓伟;刘国政;易俊超;刘洪喜5.(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N多层涂层的物理及力学性能研究 [J], 陈利;吴恩熙;尹飞;汪秀全因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中频磁控溅射TiAlN薄膜的制备与性能研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟中频磁控溅射TiAlN 薄膜的制备与性能研究采用中频非平衡磁控溅射离子镀技术在硬质合金基体YG6 上制备TiAlN 薄膜。

利用XRD、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构以及性能进行了研究分析。

结果表明：低Al 靶功率时，膜层以TiN、TiC 形式存在，TiN 的择优取向面(111)，显微硬度与偏压有关;高Al 靶功率时，膜层主要存在Ti3AlN、AlN 相，Ti3AlN 相沿(220)晶面择优取向;膜层结构致密均匀，N 原子与金属原子比接近1:1;膜层厚度为1.93 μm;显微硬度3145HV;结合力85N。

随着材料科学的发展，薄膜材料的应用越来越广泛。

TiAlN 薄膜是最近几年开发成功的一种新型多元薄膜涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、热导率低等优良特性，在工具行业获得广泛应用，适用于高效切削各种难加工的材料，有望部分或完全替代TiN 涂层。

本文采用中频磁控溅射法，在硬质合金YG6 上制备了TiAlN 薄膜，通过XRD、SEM、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和划痕仪分别对薄膜的相结构、表面与断口形貌、成分以及主要性能进行了测试分析。

1、试验材料与方法1.1、试验材料试验选用YG6 硬质合金作为基片试样。

阴极靶采用纯度为99.99%的Ti 靶和Al 靶，工作气体为氩气(纯度99.999%)，反应气体为氮气(纯度99.999%)。

利用DX-1000 型X 射线衍射分析仪对薄膜进行相结构分析;S-3400N 型扫描镜对薄膜的表面进行观察;HVS-1000 型数显显微硬度计测试薄膜硬度;MFT- 4000 型材料表面性能测试仪测试薄膜的膜- 基结合力。

磁控溅射制备Fe／Ti多层膜的结构和磁性

磁控溅射制备Fe／Ti多层膜的结构和磁性
王振军;闻立时
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1997(33)1
【摘要】用磁控溅射技术制备了系列Ｆｅ／Ｔｉ纳米多层膜，周期调制在２．２－２４．０ｎｍ，用透射电镜和小角，高角Ｘ射线衍射分别研究了样品的结构；用振动样品磁强计和Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱研究了样品的磁性。

发现铁层厚度在２ｎｍ附近时在铁磁性面立方γ－Ｆｅ，样品的易磁化方向平行于膜面；随调制周期增大，样品的饱和磁化强度增加，矫顽力下降且与结晶状态有关。

【总页数】6页(P85-90)
【关键词】多层膜;磁控溅射;铁磁性
【作者】王振军;闻立时
【作者单位】北京科技大学;中国科学院金属研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O484.43
【相关文献】
1.平面磁控溅射法制备的Fe／Al多层膜的结构与磁性 [J], 王剑峰
2.用新型双对靶溅射仪制备的Fe／Ti多层膜的结构特征 [J], 刘明升;王忠杰
3.磁控溅射Fe-N薄膜及Fe-N/TiN多层膜的结构和磁性 [J], 李华飚;乔祎;周剑平;赵春生;张永平;常香荣;田中卓
4.平面磁控溅射法制备Co/Al多层膜的结构与磁性 [J], 王剑峰;崔福斋;范玉殿
5.磁控溅射制备Fe／Ti多层膜的结构和磁性 [J], 王振军;常香荣;平爵云;田中卓;肖纪美;闻立时
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磁控反应溅射制备AlN薄膜及其性能研究

湖南大学硕士学位论文磁控反应溅射制备AlN薄膜及其性能研究姓名：刘新胜申请学位级别：硕士专业：材料物理指导教师：周灵平20070401硕士学位论文摘要　AlN薄膜具有一系列独特的优良物理化学性质，在电学、光学、声学和力学等方面有广阔的应用前景。

尤其是AlN具有热导率高、电阻率高、击穿场强大、介电系数小、热膨胀系数与GaN、GaAs等常用半导体材料匹配这些特性，使其被广泛用作微电子和功率器件的基板、封装、介质隔离材料。

本研究工作采用MIS800型多功能离子束磁控溅射复合镀膜设备，分别在45钢、硅、钼衬底上制备出了高质量的AlN薄膜。

首先用XRD和SEM测试手段对沉积在45钢衬底上的AlN薄膜的结晶性能和组织结构进行了表征。

结果发现，衬底温度、氮气浓度和工作气压对AIN薄膜的结晶性能和组织结构有很大的影响。

通过引入AlN缓冲层，使薄膜的择优取向由原本的（100）晶面向（002）晶面演变；并且使薄膜的生长模式从岛状生长向层状生长过渡，从而增加了薄膜致密度，有效的提高了薄膜的结晶质量，为生长高质量的AIN薄膜提供了实验依据。

其次，用划痕测试仪对各个衬底上薄膜的粘结强度进行表征，结果表明，薄膜与基体界面处的结合状态是影响AlN薄膜的粘结强度的关键因素。

一系列的对比实验后发现，低能离子束清洗衬底表面、引入界面过渡层、对不同的衬底采用不同工艺都可以有效提高AlN薄膜的粘结强度。

AlN薄膜的制备方法和工艺对薄膜的组织结构和应力等产生较大的影响，采用双靶磁控溅射共沉积能有效改善薄膜的粘结性能，衬底温度和工作气压对双靶磁控溅射共沉积AlN薄膜粘结强度有一定影响。

最后，用超高电阻测试仪和绝缘耐压仪对薄膜的电学性能进行了测试，AlN 薄膜的电阻率高达6.4×1013Om，击穿场强高达1.32MV/cm，薄膜中的Al/N比和薄膜结晶质量是影响AlN薄膜电学性能的主要因素。

关键词：ＡｌＮ薄膜；磁控溅射；结晶质量；粘结强度；电阻率；击穿场强　反应磁控溅射AlN薄膜制备及性能研究AbstractWurtzite Aluminum nitride (AlN) belongs to III–V semiconductor compounds with a hexagonal wurtzite crystal structure. Because of its high thermal conductivity, chemical stability, high hardness, high acoustic velocity, large electromechanical coupling coefficient and a wide band gap, AlN thin films have received great interest as a promising candidate electronic material for thermal dissipation, dielectric and passivation layers, surface acoustic wave (SAW) devices and photoelectric devices.In this paper, high quality AlN thin films were deposited on the 45 steel, Si and Mo substrates, respectively, by MIS800 ion beam sputtering and magnetron sputtering techniques simultaneously.Firstly, the crystallization properties and structures of AlN films deposited on the 45 steel were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electronic Microscope (SEM). The results indicated that the sbustrate temperature, the concentration of Nitrogen gas and the working pressure had great effects on the crystallization properties and structures of AlN films. By introducing AlN buffer layer, the preferred orientation of films changed from (100) to (002), and the growth model changed from island-like to layer-like. These changes increased the density of films, improved the film’s crystallization quality. Our experiment results supplied a guide to yield AlN films with high quality.Secondly, the scratch test was adopted to measure the adhesion of AlN thin films deposited on different substrates; this study demonstrated that the combination in the film/underlay interface was the key factor in influencing the adhesion of AlN thin films. The adehison of the films can be improved by cleaning the sbustrate surface by low-energy ion beam, introducing the transition buffer between the interface and different technics for different substrates. The structure and stress of AlN films were influenced by the preparation method and the technics, and the properties of AlN films can be improved by employing dual targets reactive magnetron sputtering deposition method, while the temperature of underlay and working pressure were the important parameters of this method.Finally, the electronic performance of AlN films were tested by superhigh resistor test apparatus and insulate voltage test apparatus. The resistance ratio of films can be as high as 6.4×1013Om, breakdown field can be high as 1.32MV/cm. The main硕士学位论文factors which effected the electronic performance of AlN films were ratio of Al/N and the crystallization quality of the films.Key Words: AlN films; magnetron sputtering; crystalline quality; adhesion; resistivity; breakdown electric field湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

磁控溅射制备(Ti,Al)N基超硬质薄膜及其性能的研究

河北工业大学硕士学位论文磁控溅射制备（Ti，Al）N基超硬质薄膜及其性能的研究姓名：程立军申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：宋庆功20071201磁控溅射制备（Ti,Al）N基超硬质薄膜及其性能的研究摘要本论文首先综合描述TiAlN薄膜及TiAlN基硬质薄膜的发展历程，TiAlN薄膜及TiAlN 基硬质薄膜的结构特征、性能及其应用。

简单介绍了物理气相沉积（PVD）方法和磁控溅射基本原理。

在此基础上用反应磁控共溅射的方法通过改变Cr靶溅射功率在单晶硅(111)和不锈钢基体上沉积不同Cr含量，不同组织结构、不同性能、不同表面形貌的TiAlCrN 薄膜。

采用X射线衍射（XRD）研究薄膜的组织结构；采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌；采用纳米压痕仪测量薄膜的硬度、弹性模量和薄膜与基体的结合力；采用动电位极化实验研究薄膜的电化学腐蚀行为。

通过对实验结果的分析讨论得出Cr含量的变化对TiAlCrN薄膜的结构和性能有较大影响。

表征和测试结果显示，实验沉积的TiAlCrN薄膜由于Cr的加入，晶粒得到细化，由纳米晶和非晶混合组成。

随着Cr靶溅射功率增加，TiAlCrN薄膜中的Cr含量呈线性增加，而膜厚先增加后减小。

膜厚减小的原因可能是在较大溅射功率下溅射粒子能量升高，在基体上产生反溅射的结果。

沉积的TiAlCrN薄膜与TiAlN薄膜相比，表面平整、光滑、致密，无孔洞和突起等缺陷，晶粒细小，粗糙度低。

随Cr含量增加，TiAlCrN薄膜晶粒大小、粗糙度先减小后增加。

Cr靶溅射功率为140W时，TiAlCrN薄膜成膜质量最差，300W时，成膜质量最好。

随着Cr含量增加，薄膜硬度先增大，而后减小，即Cr含量过低、过高都会降低薄膜硬度。

Cr含量的变化对薄膜弹性模量值影响不大。

TiAlCrN薄膜的第一临界载荷和第二临界载荷均随Cr含量增加而增大。

其第一临界载荷不但均大于TiAlN薄膜的第二临界载荷，而且第二临界载荷比TiAlN薄膜提高了将近一倍，显示了与基体良好的结合强度。

中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究

收稿日期:20082122313基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(50407015)作者简介:牟宗信(19692),男,山东日照人,副教授,博士.第3卷　第1期材　料　研　究　与　应　用Vo1.3,No.12009年3月MA TERIAL S RESEARCH AND APPL ICA TIONMar .2009文章编号:167329981(2009)0120009205中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究3牟宗信,刘升光,王振伟,公发权,贾　莉,牟晓东(大连理工大学三束材料改性实验室,物理与光电工程学院,辽宁大连　116024)摘　要:氮化铝薄膜在力学、光学、声学等领域有着广泛的应用前景.研究沉积条件对氮化铝薄膜的结构、性能的影响具有重要意义.采用纯铝溅射靶、在不同的N 2流量比率条件下,采用中频脉冲磁控溅射在Si (001)衬底上制备出氮化铝薄膜.利用X 射线衍射(XRD )、原子力显微镜(A FM )、椭偏仪研究了N 2流量比率对氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率的影响.研究结果表明,氮化铝薄膜的微观结构、表面形貌、厚度和折射率与N 2流量比率有明显的关系,当固定其它沉积条件时,改变N 2流量比率会改变薄膜的沉积速率,当沉积速率发生突变时,薄膜的折射率、微观结构、表面形貌也发生相应的变化.在实验结果的基础上结合反应沉积的表面动力学因素分析了反应气体中N 2流量比率对氮化铝薄膜的表面形貌、微观结构、厚度和折射率的影响原因.关键词:氮化铝;形貌;折射率;磁控溅射中图分类号:TB43 文献标识码:A氮化铝薄膜广泛应用于保护涂层和声表面滤波器件[1].直流磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积等技术都能沉积AlN x 薄膜,研究发现这些方法所沉积的AlN x 薄膜的性能和结构都依赖于制备的工艺条件,不同的工艺所沉积的AlN x 薄膜在结构、性能等方面有显著的差别[226].磁控溅射的主要工艺参数有功率、气压、偏压、基体温度和反应气体的比例等.本文采用中频脉冲磁控溅射技术沉积AlN x 薄膜,重点研究了在反应气体中氮气质量流量比率为0～50%时对所沉积的薄膜性能、形貌的影响,通过结构、性能表征和材料表面动力学关系解释实验现象.1　实　验实验在多离子源镀膜机上完成,磁控溅射靶直径10cm ,磁控溅射电源采用脉冲频率40k Hz 的单极中频脉冲电源,脉冲电压最大值1000V.中频脉冲磁控溅射电源的一端接真空室,另一端接溅射靶.圆形真空室连接分子泵,极限真空约为3×10-3Pa ,放电溅射铝靶纯度为99.999%,放电气体为Ar 和N 2的混合气体,两者的纯度都在99.99%以上.沉积气氛中的氮气比例通过调整Ar 和N 2的流量来调节,充入反应气体后,真空室的压力保持在0.4～0.5Pa ,基体正对溅射靶且两者的距离约为20cm ,功率保持在800W ,沉积时间2h.试样的清洗程序为:先用酒精浸泡,用超声波清洗,再用酒精冲洗后用热风吹干.基体为Si (001),在溅射沉积薄膜之前用小功率溅射清洗10min 去除氧化层.为防止样品温度过高,浮置基体,在沉积过程中基体不加热.用铠装K 型热电偶测得基体的温度约为120℃.Ar 和N 2的流量用气体流量计调节,由式(1)计算N 2在反应气体中的流量比率,φ(N 2)=F (N 2)F (N 2)+F (Ar )×100%,(1)式(1)中,F (N 2)和F (Ar )分别表示N 2和Ar 的流量,mL/min.在大气环境、室温条件下用Agilent Olymp usIx7原子力显微镜分析薄膜的表面形貌.用Rigaku D/max 2400型X 射线衍射仪分析薄膜的微观结构,X 射线衍射仪的工作参数:Cu KαⅠ射线,加速电压45kV ,工作电流40mA ,射线的掠入射角3°,2θ扫描范围20°～80°.用M 22000Ⅵ型椭偏仪测量薄膜的折射率,光谱范围370～1700nm.用PDA 25500型直读光谱仪测量AlN x 薄膜的成分.用原子力显微镜的数据处理软件计算薄膜表面的均方根粗糙度(RMS Roughness ).2　结果和讨论在不同N 2流量比率条件下所沉积的AlN x 薄膜的原子力表面形貌如图1所示.薄膜的表面粗糙度和沉积速率与N 2流量比率之间的关系分别如图2和图3所示.图1　在不同N 2流量比率条件下沉积的A IN x 薄膜原子力显微镜形貌(a )φ(N 2)=0;(b )φ(N 2)=0.5%;(c )φ(N 2)=5%;(d )φ(N 2)=50%Fig.1　AFM micrographs of A IN x films as a f unction of nitrogen matter flow ratio 由图2可见,在φ(N 2)=0的条件下,薄膜样品的表面粗糙度R q 有最大值(4.6nm ),随φ(N 2)的增加,薄膜的表面粗糙度有所降低.当φ(N 2)=0.5%时,薄膜样品的表面粗糙度约为0.7.由图1(b )可观察到在φ(N 2)=0.5%时沉积的薄膜,其表面形貌在整体上很平滑,在较大的范围内(A FM 图片的尺度是3μm )薄膜的颜色深浅略有变化.反应气体中N 2流量比率的变化也带来溅射效率和离化率、沉积速率等方面的变化.如图3所示,随着反应气体中N 2流量比率的增加,沉积速率显著降低.01材　料　研　究　与　应　用2009当φ(N 2)=0时,沉积速率2.5nm/min ,当φ(N 2)=5%时,沉积速率下降到0.3nm/min 左右.随反应气体中N 2的增加,反应气体对溅射靶的毒化效应逐渐增大.脉冲中频磁控溅射虽然能够避免形成溅射靶表面的微小电弧,但溅射速率仍然会随着反应气体中N 2的流量比率的增加而降低,为提高效率,在较高的沉积速率下获得表面形貌良好的沉积薄膜,应将φ(N 2)控制在0.5%左右.图2　AlN x 薄膜表面均方根粗糙度与N 2流量比率之间的关系Fig.2　RMS roughness of AlN x films as a function of nitro 2gen flowratio图3　沉积速率与N 2流量比率之间的关系Fig.3　Deposition rate of AlN x films as function of nitrogenflow ratio图4(a )和图4(b )分别为反应气体中φ(N 2)=0,50%时薄膜样品的XRD 谱.hcp 2AlN 薄膜的择优取向一般为(100),(110)和(002)衍射峰,但实验中没有出现这些典型的衍射峰,图4(b )显示在2θ=56.97°处有一个明显的衍射峰,对应的结构是单晶硅基体在射线掠入射分析时出现的(311)晶面,推测这可能是由于hcp 2AlN 薄膜样品的厚度比较小,导致薄膜样品结构的信号不明显.图4　不同N 2流量比率条件下AlN x 薄膜的XRD 谱(a )φ(N 2)=0;(b )φ(N 2)=50%Fig.4　Typical XRD patterns of the AlN x films at a nitrogenmatter flow ratio of 0and 50%图5是采用椭偏仪研究沉积在单晶硅基体上的AlN x 薄膜的折射率与反应气体中N 2流量比率之间的关系.由图5可见,当入射光的波长在300nm 左右时,随反应气体中N 2流量比率的增加,样品的折射率急剧降低.一般情况下,块体AlN x 晶体的折射率n ≈2.1,试验中,当φ(N 2)=50%时,AlN x 薄膜的折射率n ≈1.53,当φ(N 2)=0.5%时,n ≈1.83,推测这种影响来自于薄膜致密度的差异[9].根据公式h =λ1λ22(n 2λ1-n 1λ2)可计算出薄膜的厚度h ,式中λ1和λ2是两相邻反射谱峰的波长,n 1和n 2是与其相对应的折射率.图5　AlN x 薄膜的折射率与φ(N 2)的关系Fig.5　Ref ractometer index of AlN x films as f unction of ni 2trogen matter flow ratio11第3卷　第1期牟宗信,等:中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究用直读光谱仪分析AlN x薄膜的成分,一般条件下,AlN x薄膜暴露在空气中会吸附空气中的氧气和水分子等杂质,这些杂质会影响测量的结果,所以测试结果中比较有参考价值的是铝含量.在φ(N2)分别为0.5%,5%和50%的条件下,对应的样品中的铝原子比率分别为33.4%,37.2%和24.5%,由此可见,反应气体中N2流量比率对AlN x薄膜成分的影响不大.由N2流量比率变化而引起的反应气体中各组分比例的变化,使沉积过程中的表面吸附2反应的动力学特性发生变化,这是影响薄膜表面形貌特征和择优取向的因素之一[8].除此之外,沉积速率也会影响薄膜的表面形貌.在较低的沉积速率下,原子的扩散和迁移更充分,薄膜的表面更平滑.试验结果表明,当φ(N2)=0.5%时,可在较高的沉积速率下获得表面形貌良好的AlN x薄膜.Kajikawa认为,表面的气体2固体界面特性影响了薄膜的择优取向[10].与文献[8]的结果相比,本实验的基体和靶之间的距离较大,所以沉积速率较低,薄膜的表面粗糙度较低(R q0.7nm).沉积速率过大会使表面趋向岛状生长,粗糙度增加,当只考虑沉积过程中的原子吸附时,根据表面化学吸附的朗谬尔理论[11],可推断由于反应气体中N2成分的增加导致了表面存在额外的化学作用,如N—N和N—Al 键,使薄膜的表面趋于光滑.3　结　论采用中频磁控溅射技术沉积的AlN x薄膜,其表面形貌受沉积气氛中N2质量流量比率的影响较大.氮气含量不同,薄膜的表面形貌和性能都有显著的变化.沉积气氛中氮气的含量为0时,薄膜的表面粗糙;随沉积气氛中φ(N2)的增加,薄膜的表面趋于平滑.反应气体中φ(N2)=0.5%时,沉积膜的折射率n≈1.83,φ(N2)=50%时,n≈1.53.综合上面的试验结果,反应气体中φ(N2)=0.5%时避免了反应气体导致的溅射靶的毒化,同时获得较高的沉积速率和较低的表面均方根粗糙度.参考文献:[1]STRITE S,MOR KOC H.G aN,AlN,and InN:a re2view[J].J Vac Sci Technol B,1992,10(4):123721266.[2]OL IV EIRA I C,GRIGOROVB K G,MACIEL A H S,et al.High textured AlN thin films grown by RF mag2 netron sputtering:composition,structure,morphology and hardness[J].Vacuum,2004,75:3312338.[3]ASSOUAR M B,EL MAZRIA O,BRIZOUAL L L,et al.Reactive DC magnetron sputtering of aluminum ni2 tride films for surface acoustic wave devices[J].Dia2 mond and Related Materials,2002,11:4132417.[4]BRIEN V,PIGEA T P.Microstructures diagram ofmagnetron sputtered AlN deposits:amorphous and nanostructure films[J].Journal of Crystal Growth, 2007,299:1892194.[5]CH EN G L L,YU Y H,SUNDARAV EL B,et al.Compositional and morphological study of reactive ion beam deposited AlN thin films[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research,2000,B169:94297. [6]BA T H E R,V ISPU TE R D,HAB ERSA T D,et al.AlN thin films deposited by pulsed laser ablation,sput2 tering and filtered arc techniques[J].Thin Solid Films, 2001,3982399:5752580.[7]KHANNA A,B HA T D G.Effects of deposition param2eters on the structure of AlN coatings grown by reactive magnetron sputtering[J].J Vac Sci Technol,2007,A25(3):5572565.[8]MU Z ong2xin,WU Ai2min,J IA Li,et al.Investigationof the mechanical and structural properties of AlN thin films prepared by mid2f requency pulsed magnetron sput2 tering[J].Material science forum,2007,5612565: 118521188.[9]蔡炳新.基础物理化学[M].北京:科学出版社,2001:514.[10]KAJ IKAWA Y,NODA S,KOMIYAMA pre2hensive perspective on the mechanism of preferred ori2 entation in reactive2sputter2deposited nitrides[J].J Vac Sci Technol,2003,A21(6):194321954.[11]孙大明,孙兆奇.金属陶瓷薄膜及其在光电子技术中的应用[M].北京:科学出版社,2004:171.21材　料　研　究　与　应　用2009Study of deposition and properties of aluminum nitride thin f ilmsby mediate frequency pulsed magnetron sputteringMU Z ong 2xin ,L IU Sheng 2guang ,WAN G Zhen 2wei ,GON G Fa 2quan ,J IA Li ,MU Xiao 2dong(L aboratory of M aterials Modi f ication by L aser ,Ion and Elect ron B eams ,Dalian Universit y of Technolog y ,Dalian116024,China )Abstract :Aluminum nit ride (AlN )t hin films have extensively application in mechanical ,optical and acous 2tical fields.It is of great importance to st udy correlation of properties of aluminum nitride t hin films wit h depo sitio n conditions.Aluminum nit ride t hin films have been depo sited onto a silicon (001)subst rate by a mediate f requency p ulsed magnet ron sp uttering of a p ure Al target using different gas (Ar ,N 2)mixt ures at fixed ot her conditions.The p roperties of morp hology ,microst ruct ure ,t hickness and index of refractory of aluminum nit ride t hin films were investigated by X 2ray diff ractomet ry (XRD ),atomic force microscopic (A FM ),ellip se 2spect rop hotometer.The surface morp hology ,index of ref ractory and deposition rate was found to depend distinctively upon t he different nit rogen matter flow ratio conditions.The nit ro 2gen matter flow ratio changes deposition ratio of aluminum nitride t hin films at fixed ot her conditions.Mo 2reover ,t he morp hology ,microst ruct ure and index of ref ractory of films show t ransition wit h t his opera 2tion.The effect of t he nit rogen matter flow ratio on t he properties of films was analyzed form experimental result s and surface dynamics.K ey w ords :aluminum nit ride ;morp hology ;index of ref ractory ;magnet ron sp uttering31第3卷　第1期牟宗信,等:中频脉冲磁控溅射沉积氮化铝薄膜及性能研究。

磁控溅射(Ti,Al)N纳米晶薄膜的结构和性能

ＡＩＳＩ３０４不锈钢板．基体用丙酮和酒精依次超声
波清洗除油，冷风吹干后装入真空室准备镀膜．磁
护涂层［１］．通常，ＴｉＮ薄膜采用离子镀和磁控溅射等物理气相沉积方法制备，其力学和腐蚀性能取
Ｊｕｎ．２０１５
文章编号：２０９５ — ５４５６（２０１５）０３ — ０１７３ — ０５
磁控溅射（Ｔｉ，Ａ１）Ｎ纳米晶薄膜的结构和性能
贺春林，高建君，张金林，王苓飞，李蕊，解磊鹏，马国峰，王建明
采用场发射扫描电镜（Ｓ４８００ＦＥｓＥＭ）分析表面和断面形貌，用Ｂｅｄｅ－Ｄ１型ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）对样品进行物相分析，ｘ射线源为ＣｕＫ。
硬度，维持高的断裂韧性和膜基结合力等［ｇ］．本文通过在Ｎ。气氛和６００℃基体温度下交替溅射Ｔｉ
和Ａｌ靶并通过沉积过程中Ｔｉ和Ａｌ原子间的互扩散制备了（Ｔｉ，Ａ１）Ｎ纳米晶薄膜，并对其结构和力学性能进行了研究．
薄膜的晶粒尺寸和晶格常数均有所下降；（Ｔｉ，Ａ１）Ｎ薄膜的硬度Ｈ明显提高，而弹性模量Ｅ却稍有降低，其结果使Ｈ。／Ｅ比值大幅提高，薄膜的抗塑性变形能力增强．（Ｔｉ，Ａ１）Ｎ纳米晶薄膜的高性能主要归因于固溶强

直流磁控溅射Cr(Al)N薄膜的结构与性能比较研究

ＺＨＡＮＧｈｎＺｅｇ，ＹＩＸｉｏｉｇ，ＷＡＮＧｈｂｎ，ＹＵｕｙｎＮａｄｎ。Ｓｅｉ。Ｃｈｎａ３
（ＤｅａｔｎｆＭｅｈｎｃｌＥｇｎｅｉｇＪａｇｉｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＮａｃａｇ３０９；１ｐｒｍｅｔｏｃａｉａｎｉｅｒｎ，ｉｎｘｖｒｉｏｃｅｃｎｃｎｌｇ，ｎｈｎ３０８Ｕｎｙ２ＤｐｒｍｅｔｏｎｆｃｕｅＪａｇｉｕｋｉｅｓｔＮａｃａ３０８ＣｌｇｆＭａｅｉｌｉｎｅａｄｅａｔｎｆＭａｕａｔｒ，ｉｎｘｅＳｙＵｎｖｒｉＢｌｙ，ｎｈｎ３０９；３ｇｏｌｅｏｔｒａｓＳｅｃｎｅｃ
中图分类号：Ｇ１４４Ｔ．４７
文献标识码：Ａ
ＣｏａａｉｅＳｕｙｏｔｕｔｒｎｒｐｒｉｓｏ（）ＣｏｔｎｓｍｐｒｔｔｄｎＳｒｃｕｅａｄＰｏｅｔｆＣｒＡＩＮａｉｇｖｅ
ＤｅｏｉｅｙＤＣａｎｅｒｎＳｕｔｒｎｇｐｓｔｄｂＭｇｔｏｐｔｅｉ
ｂ－０一ｙＭ４０Ｈ１：ｈｄｅｉｎｓｒｎｔｓｔｓｅｓｎＳ９ｉｋａｄｔｅｗｅｒｔｓａｒｅｕｓｎｔｅａｈｓｔｅｇｈｉｅｔｄｕｉｇＷ－７ｎｃｎｈａｅｔｉｃｒｉｄｏｔｕｉｇＵＭＴ－ｃｏｔｉｏｓ２ｍｉｒ－ｒ－ｂｍｅｅ．ｅｔｅｄｏｈｆｅｔｆｖｒａｌｓｏｈｗｏｋｎｓｏｏｔｇｎｌｚｄＳｍｕｔｎｏｓｙ，ｔｅｄｆｅｅｃｅｏｔｒＴｈｒｎｆｅｅｆｃａｉｂｅｎｔｅｔｉｄｆｃａｉｓｉａａｙｅ．ｉｌｅｕｌｔｏｎｓａｈｉｒｎｅｂ — ｆ

磁控溅射TiTiN多层薄膜制备及其性能研究

不同衬底温度对Ti/TIN多层周期结构薄膜导电性能的影响和颗粒平均尺寸
结论：随着衬底温度的升高,Ti/TiN多层周期结构薄膜方块电阻随着温度的升高而减小,周期薄膜的电阻率也随着衬底温度的升高而显著降低。随着温度的升高,薄膜表面粗糙度越大,薄膜对光的漫反射越大,则反射率越小。
2.溅射电流的影响：
结论：随着衬底温度的增加,薄膜的表面粗糙度和颗粒尺寸都在变小,衬底温度越大薄膜越致密均匀。
Part four：Ti/TiN多层周期结构薄膜的性能研究
1.衬底温度的影响：
工艺参数为真空度5.0x10-4Pa,氮气流量2ml/s,氨气流量30ml/s, 腔体气压0.5Pa,溅射电流0.4A,衬底温度分别为600、550、500、450 和400℃。
TiN晶体结构示意图
2.单层TiN薄膜制备：
薄膜材料：Ti／TiN。衬底材料：精抛光处理Si片薄膜制备过程：溅射镀膜是利用气体(如工作气体Ar气)放电产生的
正离子在电场的作用下高速轰击作为阳极的靶,使得靶材中的原子(或离子)逸出而淀积到被镀基片表面,从而形成所需要的薄膜"
薄膜制备过程示意图
CKJ-500D多靶磁控溅射镀膜系统程示意图
3. Si衬底对TiN薄膜表面形貌、结构的影响：
实验选取p-Si(111)和p-Si(100)衬底上制备TiN薄膜，进行分析。
不同Si衬底上制备的TiN薄膜的XRD图
不同Si衬底上制备的TiN薄膜的表面AFM图
结论：p-Si(111)衬底上所制备的TIN薄膜,颗粒更均匀、细密
磁控溅射Ti/TiN多层薄膜制备及其性能研究
目录
薄膜技术的的发展及现状
单层TiN薄膜的制备及性能研究

磁控溅射沉积 W-Ti薄膜的结构与性能

磁控溅射沉积 W-Ti薄膜的结构与性能摘要：本文研究了磁控溅射沉积W-Ti薄膜的结构与性能。

通过改变溅射功率和基板温度等制备参数，得到了不同结构的W-Ti薄膜，分别为晶粒致密型、多晶型和纳米晶型。

对其进行了物理和机械性能测试。

结果表明，晶粒致密型薄膜具有较高的硬度和弹性模量，多晶型薄膜具有较高的塑性，而纳米晶型薄膜具有较高的抗拉强度和硬度。

本研究为磁控溅射沉积W-Ti薄膜的应用提供了有价值的参考。

关键词：磁控溅射；W-Ti薄膜；晶粒致密型；多晶型；纳米晶型正文：一、研究背景随着材料科学技术的不断提高，对于高强度、高硬度以及高温稳定性的材料需求越来越大。

其中，W-Ti合金材料在高温和高强度环境下表现出了优异的性能，因此在航空、汽车、电子、能源等领域中得到了广泛的应用。

然而，W-Ti合金材料的高强度和高硬度也带来了加工和制备的难度。

磁控溅射沉积方法可以制备高质量的W-Ti薄膜，并能够控制其结构和性能。

二、实验方法采用磁控溅射沉积方法制备W-Ti薄膜，并通过改变溅射功率和基板温度等制备参数来制备不同结构的薄膜，分别为晶粒致密型、多晶型和纳米晶型。

对不同结构的薄膜进行了物理和机械性能测试，包括表面形貌观察、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕实验等。

三、结果与分析1. 薄膜结构晶粒致密型薄膜表现出了较为均匀的表面形貌和致密的结构，晶粒大小约为10-20nm。

多晶型薄膜表现出了典型的多晶结构，晶粒大小约为50-100nm。

纳米晶型薄膜表现出了典型的纳米晶结构，晶粒大小约为10-20nm。

2. 薄膜性能晶粒致密型薄膜具有较高的硬度和弹性模量，分别为10.5GPa和200GPa。

多晶型薄膜具有较高的塑性，抗弯强度为200Mpa。

纳米晶型薄膜具有较高的抗拉强度和硬度，分别为1200Mpa和15GPa。

四、结论本文通过磁控溅射沉积方法制备了不同结构的W-Ti薄膜，并对其进行了性能测试。

结果表明，不同结构的薄膜具有不同的物理和机械性能。

磁控溅射TiAIN薄膜的制备及性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉＡ１Ｎｉｌｆｍｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｌｏｓｅｄｉｅｆｌｄｕｎｂａｌａｎｃｅｄｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｉｏｎｐｌａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｏｏｌ — ｓｔｅｅ１．ＥＤＳ，ＸＲＤａｎｄＳＥＭｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｉｌｆｍｓｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｉｌｍｓｓｕｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ，ｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｗｅｒｅａｌｓｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＴｉＡ１Ｎｉｆｌｍｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｈａｒｄｎｅｓｓｈａｖｅｄｅｎｓｅｉｆｌｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓａｍｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｈａｒｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｉｆｌｍｃａｎｒｅａｃｈ２５７５ＨＶｏ０２５ａｎｄｓｏｔｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｃａｎｂｅｕｐｔｏ２２９５ＨＶｏ０２５ｗｉｔｈｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｓａｂｏｕｔｓ０．４５ａｎｄ０．５０ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．

磁控溅射制备TiAlN薄膜组织结构及性能的研究

随着材料科学的发展，薄膜材料的应用越来越广泛。 TiAlN 薄膜是在 TiN 基础上发展起来的一种新型多元薄膜涂层材料，它具有抗氧化性强、高硬度、附着力强、摩擦系数小和导热率低等优良特性[1-2]。广泛应用于高温、高速切削、干切削及微润滑切削刀具、模具等机械加工领域 [3-4]。
!!!!" 材料科学
doi：10.3969/j.issn.1003-7292.2009.04.004
硬质合金 CEMENTED CARBIDE
2009 年 12 月 Dec. 2009
磁控溅射制备 TiAlN 薄膜组织结构及性能的研究
刘宇 1 刘波 2 刘胜利 2 （1 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京，100083；
图 7 膜/基界面结合力测试图组
果如图 7 所示。由此可以看出 TiAlN 薄膜与基体之间的结合力达到了 42.12 N，而根据文献报道，在硬质合金表面镀 TiN 薄膜时，划痕实验的膜/基界面的结合力值为 33 N。上述试验结果表明，在 TiN 薄膜中添加 Al 元素，使得薄膜结构更为致密，从而提高了薄膜的膜/基界面结合强度，这一点也与图 5 是一致的。
照片，从照片上可以看到，薄膜层厚度均匀，厚度约为
4.13 μm，由此可以推算薄膜的沉积速率为 4.13 μm/h。
图 5 为 TiAlN 薄膜表面形貌照片，从图 5 可以
看出，在基体上制备的 TiAlN 薄膜都较为均匀、连
续、光滑、组织致密，薄膜与基体结合紧密，未见局部脱落，也未见针孔，说明制备出的膜层质量良好。
合力有较大程度的提高。 2）XPS 分析表明，所制备的 TiAlN 薄膜中主要
含有 Ti、Al、N 元素，膜层的主要成分为金属氮化物。 Ti、Al 原子个数比约为 1∶1，Ti、Al 原子个数之和与 N 原子个数比也约为 1∶1。

中频磁控溅射AlN薄膜的电学性能研究

（州大学物理与信息工程学院，州３００）福福５０２
摘要：利用中频反应磁控溅射在玻璃衬底上沉积了不同溅射功率的Ａ１薄膜。采用ｘ射线Ｎ衍射仪、子力显微镜和电击穿场强测试系统研究了薄膜的结构和电学性能，对该介质薄膜的导原并通机制进行了分析。结果表明，所制备的薄膜呈非晶态，ｗ溅射功率下制备的薄膜具有较好的５ｋ表面结构，具有较高的耐击穿场强，并约为２１ＭＶ／ｍ；．ｃ结合理论分析发现，Ｎ在不同的场强条Ａ１件下以某一种导通作为主要的导通机制：场强区服从欧姆定律，低随着场强升高，在不同的阶段分别以肖特基效应，尔一兰凯尔效应和ＦＮ效应为主。普弗 — 关键词：Ｎ薄膜；中频反应磁控溅射；电学性能；导通机制Ａ１中图分类号：８０４４文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８Ｘ（０００ — １２００５４８２１）２０２ — ５
第３卷第２Ｏ期２１年６月００
光电子技术
ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣ
Ｖｏ．ＯＮｏ．１３２
Ｊｎｕ．２１００
中频磁控溅射ＡＮ薄膜的电学性能研究Ｉ
贾贞，翁卫祥，袁军林，杰，昱，张李郭太良
ｍｅｈｎｓｆｌｗｓ０ｈｃａｉｍｏｌｏｍＳｌｗｎｔｅｌＷ— ｉｌｒａｈｎａｈｉｌｔｅｇｈｉｃｅｓｓｈａｉｈＯｆｄａｅ；ｔｅｓｔｅｆｅｄｓｒｎｔｎｒａｅ，ｔｅｅＳｈｔｋｆｃ，ＰｏｅＦｕａｋｉｒＥｆｅｔａｄＦＮｆｃｒｅｐｃｉｅｙｒｇｒｅｓｔｅｍａｎｃｏｔｙＥｆｅｔｏｌ — ｌｎａｅｆｃｎ — Ｅｆｅｔａｅｒｓｅｔｖｌｅａｄｄａｈｉ

反应磁控溅射法制备(Ti,A1)N薄膜的力学性能

ｈｒｎｓｎｔｒａｉｌｄｅｉｎｏｅｆｍｓａｅｉｆｅｃｄｂｅｄｐｓｔｎｄｔｉ．ｎｔｉｓｄ，ｈｉｈｓａｄｅｓｏｅａｄｅｓａｄｉｅｆｃａｈｓｏｆｔｌｒｌｎｅｙｔｅｏｉｏｅａｌＩｓｔｙｔｅｈｇｅｔｒｎｓｆｈｎａｈｉｎｕｈｉｓｈｕｈｔ
（上海市激光制造与表面改性重点实验室上海交通大学，上海２０４）０２０摘要：采用镶嵌靶反应磁控溅射技术，过调节氮分压及基体偏压在Ｍ２高速钢基体表面制备了一系列耐热的通
（ｉ１Ｔ，）ＡＮ硬质薄膜，并用ＸＲＤ，ＥＳ及纳米压入法、划痕法等方法研究了（ｉ１ＤＴ，）ＡＮ薄膜的成分、相结构与力学性能的关系。结果表明，氮分压和基体偏压对（ｊ）丁，Ｎ薄膜取向及Ｔ、Ａ１Ａ１ｊ、Ｎ原子含量有明显影响，从而导致薄膜硬度及膜基结合性能发生变化。研究中，在氮分压为３－Ｘ１～Ｐ、基体偏压为一０３３０ａ１０Ｖ时制备的（ｉＡＴ，Ｉ）Ｎ薄膜力学性能最优，其纳米硬度为４．Ｇａ３Ｐ，达到４Ｐ超硬薄膜的要求。４０Ｇａ
ＡｂｔａｔＴｅＴ，）ｌｅｅｄｐｓｅｙｄｒｃｃｒｎ（）ｅｃｖｇｅｏｕｅｉｇｕｉｇＴ— ｓｉｔｒｅｓｒｃ：ｈ（ｉＮｆｍｓｒｅｏｉｄｂｉｔｕｒｔＤＣｒａｔｅＡ１ｉｗｔｅｅｉｍａｎｔｎｓｔｒｓｉｍｏａｇｔｒｐｔｎｎＡｌｃａｏｉｐｅｔ１Ｉｅｄｐｓｉ，ｅｎ￣ｇｎｐｒａｐｅｓｒｎｕｓａｉｓｒｄｓｄｆｒｐｉｚｇｔｅｎＭ２ｈｇｓｅｄｓｅ．ｎｔｅｏｉｏｔｉｏｅａｔｌｒｓｕｅａｄｓｂｔｔｂａｗｅｅａｊｔｔｉｈｅｈｔｎｈｉｒｅｕｅｏｏｍｉｎｈ

磁控溅射法制备 ITO薄膜的结构及光电性能

第32卷　第2期2009年4月电子器件Chinese J ournal Of Elect ron DevicesVol.32　No.2Ap r.2009Microstru ctu re and Optoelectrical P erform ance of IT O Film by DC M agnetron SputteringGU I T ai 2long3,W A N G Gang ,Z H A N G X i u 2f ang ,L I A N G Dong(A p plied S cience College ,H arbin Univ.S ci.Tech.,Harbin 150080,China )Abstract :By direct current magnet ron met hod using indium oxide target (ITO ,In 2O 3:SnO 2=90:10,wt %),highly t ransparent and co nductive ITO could be successf ully on glass subst rate at 100℃.The crys 2tal st ruct ure and surface shape of t he film are analyzed by XRD ,SEM and A FM.The light t ransmittance and resistance are measured by W GD 23and ZS 282.St udy splash power to t he t hin film deeply t he influence of t he light rate.The result manifest t hat t he resistance declines along wit h t he increment of t he splash power.The light t ransmittance is obviously improved after annealing.To t he p urple light dist rict of t he 360nm -380nm ,t he light t ransmittance attains lowest.To t he red light dist rict of t he 760nm -800nm ,t he light t ransmittance attains highest.K ey w ords :indium tin oxide (ITO );t hin film ;DC magnet ron sp uttering ;t ransmissivity ;microst ruct ure ;op 2toelect rical performance EEACC :4250;0520磁控溅射法制备ITO 薄膜的结构及光电性能桂太龙3,汪　钢,张秀芳,梁　栋(哈尔滨理工大学应用科学学院,哈尔滨150080)收稿日期:2008211217基金项目:黑龙江省自然科技基金资助(E200809);黑龙江省教育厅科技项目资助(11511091)作者简介:桂太龙(19522),男,教授,从事光电功能材料与器件的研究,guitl1952@ ;汪　钢(19832),男,哈尔滨理工大学微电子专业硕士摘　要:本文采用直流磁控溅射法在基板温度100℃、100%Ar 气氛中制备了光电性能优良的铟锡氧化物(In 2O 3:SnO 2=90:10,质量百分比)薄膜。