Al2O3薄膜孿生靶高功率脈沖磁控濺射制備技術(shù)研究.pdf

1、氧化鋁是一種機(jī)械性能優(yōu)良的材料，在薄膜領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本研究通過(guò)孿生靶高功率脈沖磁控濺射技術(shù)（TWIN-MAG HPPMS）沉積制備了氧化鋁薄膜，利用SEM、XRD等分析手段對(duì)薄膜的微觀形貌及晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；使用劃痕儀以及納米壓痕儀等測(cè)試手段對(duì)薄膜的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。另一方面，本文使用質(zhì)譜儀對(duì)不同工藝參數(shù)下孿生靶高功率脈沖磁控濺射技術(shù)的放電特性進(jìn)行研究，并進(jìn)一步對(duì)孿生靶高功率脈沖磁控濺射的等離子體進(jìn)行診斷分析。
　　放電特

2、性結(jié)果表明，隨氧氣流量增加，靶電流上升，當(dāng)氧氣流量增至12sccm時(shí)，靶電流出現(xiàn)少量下降；隨工作電壓及工作氣壓增大，靶電流呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且工作電壓增大可使靶電流出現(xiàn)明顯上升；脈寬在小范圍內(nèi)對(duì)靶電流影響不大；脈沖頻率增加靶電流無(wú)明顯變化。
　　等離子體分析結(jié)果表明，隨濺射功率增大，等離子體中鋁離子含量顯著增大，氬離子變化較小，氧離子呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)；隨氧氣流量增加，等離子體中鋁離子含量減少，氧離子及氬離子含量均呈現(xiàn)出先增大后

3、減小的趨勢(shì)；隨著工作氣壓增大，等離子體中鋁離子及氬離子含量減少，氧離子含量增加。
　　薄膜微觀形貌及晶體結(jié)構(gòu)分析表明，隨氧氣流量增加，薄膜沉積速率減小，表面大顆粒數(shù)量增多。向基體施加-50V偏壓有利于薄膜沉積和表面致密化。在基片溫度為550℃，偏壓為-50V，氧氣流量分別為8sccm及10sccm時(shí)薄膜中出現(xiàn)γ-Al2O3。
　　薄膜力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，基片溫度在450℃及550℃時(shí)膜基結(jié)合力較差，薄膜呈現(xiàn)壓縮剝落，基片溫