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1、 利用磁控溅射法制备CrN薄膜利用磁控溅射法制备CrN薄膜Deposition of CrN Films by Magnetron Sputtering1 利用磁控溅射法制备CrN薄膜CrN 薄膜因其高硬度、耐腐蚀、摩擦系数低以及抗高温氧化性等优良的综合力学性能，被广泛的应用于工业模具、刀具等的耐磨改性层，很大程度上提高其使用寿命和切削速率，是目前工业研究和应用最为广泛的薄膜之一。田俊红. 磁控溅射制备 CrNx薄膜及其结构和性能研究. 真空与低温. 2007, 13(3),159162图1-1 CrN薄膜的主要应用CrN薄膜应用背景2 利用磁控溅射法制备CrN薄膜 薄膜的生长有三种基本类型，
2、分别为：核生长型、单层生长型、单层上再长核型。薄膜以哪一种形式生长，由薄膜物质凝聚力的大小、薄膜与基片吸附力的大小、基片温度等因素决定，薄膜生长的3种类型分别如图1-2（a）、（b）、（c）所示。图1-2 薄膜生长类型胡传炘主编. 表面处理手册. 北京：北京工业大学出版社， 2004，3：27-28薄膜生长类型3 利用磁控溅射法制备CrN薄膜CrN 薄膜的制备一般都采用物理气相沉积(PVD)的方法，主要包括如下几种:空心阴极法，离子束增强沉积技术、多弧离子镀、反应离子镀和磁控溅射等。磁控溅射是一种高溅射速率、低基片加热温度的溅射技术，称为高速低温溅射技术，它是工业应用实际中最有成效和最有发展前
3、景的溅射工艺，是最重要的薄膜工业生产手段。磁控溅射制备薄膜的优势：(1) 有利于制备高纯度的化合物薄膜；(2) 可以通过调节薄膜的组成来调控薄膜性能。(3) 对基板材料的限制较少。(4) 磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜。茅昕辉, 陈国平, 蔡炳初. 反应磁控溅射的发展. 真空. 2001,(4): 17磁控溅射4 利用磁控溅射法制备CrN薄膜磁控溅射原理及直流磁控设备实物图见图姜银方，朱元右，戈晓岚. 现代表面工程技术. 北京：化学工业出版社，2005，11：164-165图1-3（a）原理图图1-3（b）设备实物图5 利用磁控溅射法制备CrN薄膜目前普遍使用的磁控溅射镀膜机主要由真空室、排气
4、系统、磁控溅射源系统和控制系统四部分组成。其中磁控溅射源有多种结构形式，按结构分，磁控溅射源主要有实心柱状、空心柱状磁控靶、S枪、平面磁控溅射靶四种，见图。(a)实心柱状(b)平面磁控溅射靶(c)空心柱状磁控靶(d)S枪图1-4 磁控溅射源姜银方，朱元右，戈晓岚. 现代表面工程技术. 北京：化学工业出版社，2005，11：164-1656 利用磁控溅射法制备CrN薄膜实验预实验预处理处理清洗清洗衬底衬底装样品装样品抽真空抽真空通入工作气通入工作气体体Ar和和N2沉积沉积CrN薄膜薄膜取样取样关机关机制备流程7 利用磁控溅射法制备CrN薄膜 图 1-5 为不同 Ar/N2流量比下制备的 CrN
5、薄膜表面形貌。图 1-5 不同 Ar/N2流量比下制备的 CrN 薄膜表面形貌(a) Ar/N2流量比=10:2，(b) Ar/N2流量比=10:4(c) Ar/N2流量比=10:6，(d) Ar/N2流量比=10:8王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及 CrN 薄膜制备,硕士论文，20108 利用磁控溅射法制备CrN薄膜 图 1-6为不锈钢基体上在不同 Ar/N2流量比条件下所制备 CrN薄膜的硬度和弹性模量的变化情况。图 1-6 不同 Ar/N2流量比下薄膜硬度和弹性模量王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及 CrN 薄膜制备,硕士论文，20109 利用磁控溅射法制备CrN薄膜王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及 CrN 薄膜制备,硕士论文，2010不同 Ar/N2流量比下的薄膜XRD 相结构分析图 1-7 不同 Ar/N2流量比下薄膜XRD10 利用磁控溅射法制备CrN薄膜Thanks all of you11
