噴射電沉積制備銅-鈷多層膜工藝試驗(yàn)研究.pdf

1、長期以來人們?cè)谠鯓佑行岣卟牧系男阅芊矫孢M(jìn)行了大量的研究，其中在基底材料表面沉積一層或者多層性質(zhì)與基底材料完全不同的薄膜層是一種重要途徑。納米多層膜材料以其獨(dú)特的機(jī)械、電光學(xué)和磁學(xué)等性能而受到越來越多的關(guān)注，其制備方法也不斷改進(jìn)和完善。一些先進(jìn)的物理和化學(xué)方法也不斷被成功應(yīng)用到了納米多層膜材料的制備上。綜合來看，制備多層膜的方法主要有物理方法、化學(xué)方法和電化學(xué)方法這三大類。
　　針對(duì)現(xiàn)有物理方法制備納米多層膜普遍存在的工藝過程復(fù)雜

2、、設(shè)備要求高和成本昂貴，化學(xué)法制備薄膜厚度不均勻、鍍層多孔且結(jié)合力較差而電化學(xué)方法制備工藝復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制且所得多層膜的易氧化、溶解、磁性能不高等這些問題。本文在國家自然科學(xué)基金以及教育部博士點(diǎn)基金資助下，利用自行設(shè)計(jì)研制的噴射電沉積系統(tǒng)在常溫常壓環(huán)境下高效、低成本的制備了銅/鈷納米多層膜，拓展了現(xiàn)有多層膜電化學(xué)制備方法體系。
　　針對(duì)硅基底噴射電沉積沉積定域性差和沉積層不均勻等問題展開了系統(tǒng)研究，通過采用優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)、改進(jìn)

3、進(jìn)電等措施，部分解決了上述問題，并對(duì)銅/鈷多層膜進(jìn)行了測(cè)試分析。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）基于3D打印的噴嘴流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。針對(duì)噴射電沉積系統(tǒng)中傳統(tǒng)的長方形窄縫噴嘴流場(chǎng)不均勻的問題，運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)噴嘴流場(chǎng)進(jìn)行分析。將解析的結(jié)果以可視化的速度場(chǎng)給出，通過對(duì)其速度分布的分析，對(duì)噴嘴出口結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；采用3D打印技術(shù)（SLA）打印初步優(yōu)化的出口形狀的噴嘴，并進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)；
　?。?）硅基底持續(xù)可控沉積的試驗(yàn)研

4、究。由于硅特殊的半導(dǎo)體特性，在研究過程中經(jīng)典的金屬沉積的一些經(jīng)驗(yàn)就不太適用，需要建立硅的電沉積模型。因此使用ANSYS電磁場(chǎng)模塊從機(jī)理上研究分析電沉積時(shí)硅的電場(chǎng)分布，從而改進(jìn)陰極工件的進(jìn)電方式，使得在硅基底上沉積多層膜更加穩(wěn)定和高效；
　?。?）銅/鈷多層膜微觀結(jié)構(gòu)及性能測(cè)試分析。在硅基底上制備幾組不同參數(shù)的銅鈷多層膜，研究噴射電沉積主要技術(shù)參數(shù)（電流密度和掃描速度）對(duì)多層膜表面和橫截面的微觀結(jié)構(gòu)影響，并比較了其對(duì)硬度特性的影響，