磁控濺射薄膜的層間擴散及表面偏析現(xiàn)象研究.pdf

1、磁控濺射自20世紀70年代誕生以來，因較高的沉積率和成膜質(zhì)量而成為薄膜制備的重要手段之一，被廣泛應用于集成電路制造、特殊功能材料涂層及材料改性等諸多領(lǐng)域。在薄膜擴散方面，目前被廣泛研究的是理論計算擴散動力學，其主要計算擴散系數(shù)、表面激活能等參數(shù)對表面偏析現(xiàn)象的影響，但是該計算由于擴散偏析對薄膜表面改性實驗數(shù)據(jù)的缺乏，故表面偏析現(xiàn)象的機理仍不明確。本文用控制變量法，詳細研究了膜厚、熱處理時間和熱處理溫度對薄膜擴散偏析現(xiàn)象及磁學性能的影響。

2、本論文的主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)用磁控濺射法，制備單層膜體系（薄膜/基底）Cu/Ni、Ni/Cu、Co/Ni、Ni/Co，研究了膜厚、熱處理時間對擴散偏析的影響，實驗測定表面元素化合態(tài)，證明偏析與氧化無關(guān)，結(jié)構(gòu)分析表面沒有其他結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，透射電鏡微觀形貌觀察可知，單層膜體系的表面偏析機理可能是晶界擴散;
　　 (2)本研究還制備了以Cr、Ni、Co和Ta的為膜的單層膜體系，具體為（薄膜/基底）Cr/(Ni、Ta、C

3、o、Ti)體系、Ni/(Ta、Ti、Mo、Cr)體系、Co/(Mo、Ti、Ta、Cr)體系、Ta/(Ti、Mo、Cu、Ni)體系，并詳細研究了這些薄膜體系的擴散現(xiàn)象，結(jié)果顯示均沒有發(fā)生表面偏析現(xiàn)象;
　　 (3)用磁控濺射法，制備多層膜體系（薄膜/薄膜/薄膜/薄膜/基底）Co/Cu/Co/Cu/Si、Ni/Cu/Ni/Cu/Si。研究了膜厚、熱處理時間和熱處理溫度改變對多層膜擴散偏析和磁學性能的影響，得出改善這些多層膜體系矯頑力