PVD制備K型薄膜熱電偶的研究.pdf

1、熱電偶元件是在工業(yè)、科研中廣泛使用的一種溫度傳感器，具有測(cè)溫范圍廣，堅(jiān)固耐用，無(wú)自發(fā)熱現(xiàn)象，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。薄膜熱電偶除了繼承上述普通熱電偶的優(yōu)點(diǎn)外，還具有熱容小，響應(yīng)速度快，幾乎不占用空間，對(duì)被測(cè)物體影響小的優(yōu)點(diǎn)。
　　本研究為制備K型薄膜熱電偶選擇了電子束蒸發(fā)鍍，磁控濺射，多弧離子鍍?nèi)NPVD方法。其中一部分樣片的NiCr/NiSi薄膜均由磁控濺射均由磁控濺射沉積，另一部分樣片的NiCr薄膜由磁控濺射沉積，而NiSi薄膜由電子

2、束蒸發(fā)沉積。所制備得到的薄膜熱電偶樣片使用SEM(EDS)，數(shù)顯溫度儀，恒溫爐進(jìn)行了表征和靜態(tài)標(biāo)定。
　　結(jié)果表明這兩部分樣片均存在合金成分偏析的現(xiàn)象，平均Seebeck系數(shù)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也有較大差異。分析后我們認(rèn)為:
　　(1)在磁控濺射中，濺射產(chǎn)額和濺射能量閾值是引起合金膜偏析的重要原因，不同元素的濺射產(chǎn)額和濺射能量閾值差別越大，偏析現(xiàn)象越嚴(yán)重。同時(shí)還和實(shí)驗(yàn)順序有關(guān)，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行偏析現(xiàn)象有所減弱，這是由于靶面和靶深層原子濃度

3、不同引起原子擴(kuò)散導(dǎo)致的。
　　(2)在電子束蒸發(fā)中，NiSi合金物料的偏析主要是由熔融的Ni、Si二者密度差距太大，物料在坩堝中分層引起的。同時(shí)隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行偏析現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，因?yàn)槊芏容^小的Si始終在物料上方，在蒸鍍過(guò)程中逐漸耗盡而只剩下Ni。
　　此外，本文研究還使用電弧離子鍍嘗試沉積了NiSi膜，結(jié)果有嚴(yán)重的“跑弧”現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常進(jìn)行。我們結(jié)合靶周?chē)艌?chǎng)的仿真結(jié)果和真空陰極電弧的基本理論對(duì)這種異常的弧光放電進(jìn)行了