郝娟
- 作品数：13 被引量：12H指数：2
- 供职机构：西安理工大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金陕西省教育厅规划基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术化学工程航空宇航科学技术更多>>
- 靶面放电特性对沉积粒子离化率及沉积行为的影响被引量：6
- 2015年
- 依据气体放电等离子体物理学知识,通过增加靶材的电流密度将靶面气体放电引入至辉光与弧光放电之间的辉弧放电过渡区.借助Ar+轰击靶面的碰撞动能和电子传输所产生的Joule热能,共同诱发靶面电子与原子克服表面逸出功的自发射.由此获得高密度、高离化和高能量的沉积粒子.实验分别在辉光放电区和辉弧过渡区各制备2组纯Ti薄膜.利用激光共聚焦显微镜(CLSM)对不同靶基距处的薄膜厚度进行测量,通过XRD,SEM,AFM和TEM对薄膜的微观结构进行观察,并使用涂层附着力划痕仪对薄膜的膜基结合力进行测试.实验结果表明:在辉弧放电过渡区内所沉积的纯Ti薄膜具有纳米尺度的晶粒、致密的组织、均匀的薄膜厚度、较快的沉积速率和优异的膜基结合强度.
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- 关键词：磁控溅射离子镀
- 射频功率对Si薄膜微观结构及电学性能的影响
- 2014年
- 采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了不同射频功率的Si薄膜,并对其进行真空退火处理。研究了射频功率和退火处理对薄膜微观结构和电学性能的影响,并总结了不同电场环境对薄膜原子排列有序度的影响规律。结果表明:随射频功率的增加,Si薄膜的非晶结构无实质改变,但其少子寿命明显增强;经800℃真空退火处理后,Si薄膜的微观结构均由非晶态转变为晶态,晶化程度达60%以上,且少子寿命达到20μs以上。
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- 关键词：SI薄膜射频功率微观结构少子寿命
- 气体放电伏安特性对TiN薄膜结构和性能的影响被引量：1
- 2017年
- 针对溅射离子镀离化率低及多弧离子镀易产生微米级熔滴喷溅这一长期制约离子镀技术发展的难题,依据金属靶材内部电子在通过电阻值较大的组织缺陷处会导致该区域温度上升的焦耳热效应和金属表面高温下电子热发射等物理学现象,建立以离子碰撞和靶材热发射为脱靶机制的新型微弧离子镀技术。通过氩离子的轰击动能和金属靶材内电流的焦耳热效应共同促使靶面缺陷处温度迅速上升,增加了该区域内电子和原子的动能使其能够克服表面势垒从靶材表面大量逸出。等离子区内靶材原子和电子数量的增加提高了镀料粒子的碰撞离化率,且靶面未出现明显电弧避免了靶材表面的熔融喷溅,从而获得高离化率和高密度的镀料粒子。实验结果表明:微弧离子镀技术制备的TiN薄膜具有致密的结构、良好的表面质量、较高的显微硬度、较强的膜基结合力和良好的抗腐蚀性能。
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- 关键词：伏安特性TIN薄膜
- 不同磁控溅射工艺对纳米晶TiN薄膜微观结构与力学性能的影响被引量：1
- 2021年
- 对比研究了直流磁控溅射(dcMS)、高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和调制脉冲磁控溅射(MPPMS)所沉积纳米晶TiN薄膜的组织结构与力学性能。结果表明,因dcMS溅射粒子离化率与动能均较低,薄膜表现为存在少量空洞的柱状晶结构,薄膜力学性能差、沉积速率为51 nm/min。HPPMS因具有较高的瞬时离化率和较低的占空比,薄膜结构致密而光滑,性能得到了显著改善,但平均沉积速率较低,仅为25 nm/min。通过MPPMS技术可大范围调节峰值靶功率和占空比,从而得到较高的离化率和平均沉积速率,薄膜结构致密光滑、力学性能优异,沉积速率达45 nm/min,接近dcMS。
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- 关键词：TIN薄膜显微组织沉积速率
- 双级HPPMS靶电流对TiN镀层微观结构及耐蚀性的影响被引量：3
- 2020年
- 为了解决传统高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)平均沉积速率低的问题,研究提出一种新型的双级HPPMS技术,即在一个脉冲周期内具有两个连续的、独立可调的脉冲阶段。通过对双级HPPMS电场的合理调配,可制备得到结构致密的TiN镀层,研究了双级HPPMS靶电流对TiN镀层微观结构及耐蚀性的影响。结果表明,当靶电流增大至20 A时,靶面形貌由小凹坑转变为大面积凹坑,说明镀料粒子的脱靶方式由碰撞溅射转变为升华或蒸发。同时,当靶电流为10 A时,镀层颗粒呈现三棱锥状结构,平均晶粒尺寸为11 nm;当靶电流增大至25 A时,镀层颗粒呈现光滑致密的圆胞状结构,平均晶粒尺寸为18 nm,光滑致密的组织结构使镀层具有较好的耐蚀性。
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- 关键词：沉积速率
- 镀料粒子脱靶方式对纯铝镀层微观组织的影响
- 2021年
- 传统磁控溅射的镀料粒子碰撞溅射脱靶后具有较低的离化率和沉积动能,致使制备的纯金属镀层极易形成带有微空隙的柱状结构,降低了镀层的致密性和膜基结合力。针对此问题,在磁控溅射环境下将阴阳极间的电流提升至气体放电伏安特性曲线中的弧光放电过渡区时,受靶面晶界和缺陷处电子逸出功低于晶粒内的影响,靶面微区会形成电子逸出的自增强效应,并产生弧光放电现象。弧光放电使靶面微区熔融,该区域的镀料粒子将以熔融喷溅的方式脱靶,凭借熔融喷溅的高产额特性提高镀料粒子的碰撞离化率,为实现镀层组织的调控打下基础。实验结果发现:本研究采用高频振荡脉冲电场,在逐步提升靶电流的过程中,靶面的微观形貌会由不规则的凹坑状形貌逐渐转变为圆形熔坑和沟壑状形貌,说明镀料粒子的脱靶方式由碰撞溅射逐渐转变为熔融喷溅。靶电流为2 A时,镀料粒子主要以碰撞溅射脱靶,制备的纯Al镀层呈现出典型的柱状组织,而在柱状组织间存在着微小间隙。靶电流增大至14 A时,镀料粒子以熔融喷溅脱靶为主,大量离化的镀料粒子可在基体偏压电场下加速沉积,提高了镀料粒子的扩散能力,弱化了镀层柱状生长的倾向,易使镀层形成致密的组织。同时,镀层的沉积速率和膜基结合力也会有明显提升。
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- 关键词：磁控溅射沉积速率
- 脉冲宽量对GCr15基体温升及其镀层结构与性能的影响被引量：1
- 2018年
- 采用离子镀技术于淬火态GCr15表面沉积Ti镀层,通过改变脉冲宽量,对GCr15基体温升进行控制。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、纳米压痕仪、洛氏硬度计、光学显微镜等研究脉冲宽量对镀层的微观组织及力学性能的影响。结果表明：脉冲电场模式下,脉冲宽量为2 ms时,基体温升得到有效控制,且随着脉冲宽量的增大,基体温升从40℃升高到275℃时,薄膜晶化程度增强,平均晶粒尺寸由10.1 nm增大至14.6 nm,硬度、弹性模量提高约50%,韧性降低约18%,膜基结合力降低。
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- 关键词：离子镀GCR15力学性能
- 双级高功率脉冲磁控溅射N_(2)流量对TiN镀层结构及性能的影响
- 2022年
- 研究提出一种新型的双级高功率脉冲磁控溅射技术,通过合理调配双级脉冲电场参数在不同N_(2)流量条件下制备了TiN镀层并对其微观结构及性能进行分析。结果表明,随着N_(2)流量由10 mL/min逐渐增加至40 mL/min时,TiN镀层的择优取向由(111)晶面逐渐转变为(220)晶面、表面形貌由多方向棱角的锥状结构转变为紧密结合的圆胞状结构,镀层均呈现柱状晶的生长方式且平均晶粒尺寸为纳米级,当氮气流量为20 mL/min时镀层N/Ti原子比最接近标准值1,镀层组织结构最为致密且具有最优的力学性能和膜基结合性能;同时,利用新型的双级高功率脉冲磁控溅射技术可有效改善传统高功率脉冲磁控溅射平均沉积速率较低的技术缺憾,当N_(2)流量为20 mL/min时可达到46.35 nm/min。
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- 关键词：双级TIN镀层
- 磁控溅射Ti靶表面粒子溅射模式的机制研究
- 2022年
- 利用自主研发的双级脉冲电场,通过分别调控2个脉冲阶段的电场参量引发阴极靶面气体放电由辉光向弧光转变,借助弧光放电产生的高密度等离子体,增强靶面氩离子的碰撞动能和金属靶材产生的焦耳热,诱发靶面粒子以高离化率、高产额的热发射方式离开靶材。结果表明:在持续提高铜靶和钛靶的靶电流密度时,阴极靶材与阳极腔体间的伏安特性会由正比例的递增关系转变为反比例的递减关系,说明气体放电会由辉光放电向弧光放电转变,并以此诱发靶面粒子由碰撞溅射方式转变为溅射加热发射方式离开靶材。实验以钛靶作为研究对象,采用双级脉冲电场在提高钛靶电流密度时,靶面形貌由具有阶梯状直线条纹的多边形凹坑结构转变为具有阶梯状直线条纹的多边形凹坑和水流波纹状的圆形凹坑的混合结构,说明此时靶面粒子的溅射方式除典型的碰撞溅射外,已逐渐向溅射加热发射双重方式转变,薄膜的沉积速率也由6 nm/min大幅增大至26 nm/min。
- 杨超郝娟蒋百灵王戎
- 关键词：磁控溅射弧光放电
- 正反欧姆区间伏安特性对TiN薄膜微观结构及性能的影响被引量：1
- 2016年
- 采用脉冲控制模式将气体放电伏安特性由磁控溅射离子镀的"正欧姆"区间引入到"反欧姆"区间,并在不同靶电流密度下制备了TiN薄膜。研究了正反欧姆区间伏安特性对薄膜微观结构及性能的影响。结果表明:在靶电流密度(I_(td))大于0.2 A·cm^(-2)的反欧姆区间,薄膜具有良好的表面质量和致密程度;且薄膜的硬度和膜/基结合强度分别由正欧姆区间I_(td)为0.11A·cm^(-2)的9.9 GPa、4.5 N提升到反欧姆区间I_(-td)为0.38 A·cm^(-2)的25.8 GPa、18 N。
- 郝娟蒋百灵杨超冯林张彤晖
- 关键词：TI
