多弧離子鍍大顆粒的去除及脈沖偏壓對(duì)膜層特性的影響研究.pdf

1、多弧離子鍍是利用陰極電弧放電蒸發(fā)源的一種離子鍍技術(shù)，具有離化率高、離子能量高、沉積速率快、膜層性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是由于陰極弧源電弧擁有極高的電流密度(可達(dá)105～108 A/cm2)與功率密度(可達(dá)109 W/cm2)，會(huì)造成陰極靶材表面產(chǎn)生中性團(tuán)簇發(fā)射，即“大顆?！卑l(fā)射，其尺寸從0.1至幾百微米不等，多數(shù)顆粒尺寸超過了膜層厚度。這些大顆粒的存在，使得膜層表面光潔度下降，影響膜層性能，嚴(yán)重制約制備高性能薄膜的能力。
　　為了去除大顆

2、粒，本文研究分析了大顆粒的產(chǎn)生、運(yùn)輸以及沉積過程，通過優(yōu)化陰極弧源參數(shù)，同時(shí)使用磁過濾器、孔狀擋板，并結(jié)合脈沖偏壓方法來去除大顆粒，并研究了脈沖偏壓對(duì)膜層性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)減小弧電流能夠降低靶面功率密度，從而降低大顆粒的發(fā)射數(shù)量，弧電流從80 A降低到60 A，顆粒數(shù)降低了一半;
　　(2)與過濾器彎管同軸心的孔狀機(jī)械擋板會(huì)降低沉積速率，但是可以大幅提高過濾大顆粒的能力;
　　(3)彎管偏壓能夠有效

3、提高彎管磁過濾器離子通過效率，施加+15 V彎管偏壓比不施加偏壓，離子傳輸效率提高了70％;
　　(4)脈沖偏壓會(huì)影響磁過濾陰極電弧方法制備非晶碳膜(ta-C)的沉積速率，但影響幅度低于10％，隨著偏壓值增大，沉積速率呈先增加后減小趨勢(shì)，在1200 V附近沉積速率最高。高的偏壓值會(huì)抑制膜層中sp3鍵的形成，減少sp3鍵含量，降低膜層硬度值，但是脈沖偏壓有利于提高膜層黏附力。
　　(5)脈沖偏壓會(huì)使等離子體鞘層產(chǎn)生漲落，阻止運(yùn)