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1、溅射功率对金属化薄膜性能的影响分析 溅射功率对金属化薄膜成膜速率的影响 从理论上看, 对于磁控1精选ppt溅射源, 镀膜沉积速率都会随着靶功率的增大而增大, 二者具有较好的线性关系。由于在异常辉光放电中, 电流的增大, 必然导2精选ppt致电流密度成比例地增加, 而电流密度的增加会引起电场的进一步畸变, 使阴极位降区的长度不断减少, 维持放电所必须的阴极位3精选ppt降将进一步增加, 撞击阴极的正离子数目及动能都大为增加, 在阴极表面发生溅射作用也要强烈得多, 致使沉积速率增大。实验保4精选ppt持其他条件不变, 测试了不同功率密度下Cr 靶、Ni- Cu 靶和Ag 靶的成膜速率如图1。图1
2、不同溅射功率下各个5精选ppt靶的成膜速率 可见, 随着溅射功率密度的增加, 溅射靶的溅射速率迅速增加, 在超过20 Wcm- 26精选ppt以后溅射速率增加明显变缓。 但是需要指出的是, 靶材承受的功率是有限的。靶面温度过高会导致靶材熔化或引起7精选ppt弧光放电。因此靶功率应当在靶材允许值范围内调节。因此提高镀膜速率的工艺原则应当尽可能接近允许值; 靶电压尽可能接近最佳值8精选ppt。从实验结果看, 20 Wcm- 2 的溅射功率比较合适。溅射功率对金属化薄膜形貌的影响 由于在溅9精选ppt射过程中, 溅射功率不是完全用于溅射的, 还有用于靶材发热、 光子和 射线发射、二次电子发射等, 对
3、于后面的几种能量10精选ppt消耗来说, 可以认为是无用功5,6。因此, 当溅射功率较小时, 用于溅射时的有用功达不到要求, 无法进行辉光放电,11精选ppt溅射也就无法进行。当溅射功率过大时, 有用功虽然足够了, 但薄膜的沉积速率太快, 导致基片温度升高, 从而使薄膜均匀性不12精选ppt好,致密度也达不到要求。因此, 溅射功率过大或过小, 均不能满足要求。 实验保持其他条件不变, 测试观察了13精选ppt不同溅射功率密度下制备的金属化薄膜的表面形貌, 如图2 所示。 当功率较低时(图2a) , 膜层很薄,14精选ppt甚至有的区域还未形成完整的覆盖层。当溅射功率较高时(图2c), 薄膜结构
4、中有很多孔隙, 膜层疏松。就薄膜的致密性和完整15精选ppt性而言, 溅射功率密度为20Wcm- 2( 图2b)时较理想, 其柱状晶粒度明显要小于功率在10 Wcm- 2 和316精选ppt0 Wcm- 2 的柱状晶粒度, 进一步说明了结晶情况与溅射功率的关系。而且可以看出随着晶粒的长大, 柱状组织间的空隙17精选ppt减少。这是由于功率增大会引起沉积速率增大, 其薄膜临界核半径与临界形核自由能均随之降低, 从而导致高的形核速率和细密的薄18精选ppt膜组织。当功率过大时, 沉积速率太快, 反而破坏膜层组织结构。图2 不同溅射功率下的薄膜表面形貌溅射功率对薄膜性能的acdb,镀膜机 ,19精选
5、ppt影响溅射功率对金属化薄膜性能的影响 随着功率的增大, 溅射原子的能量增大, 部分高能量的溅射原子会使20精选ppt基片表层产生缺陷,成为薄膜新相的成核中心, 随着薄膜的生长, 自由能下降, 在基片与薄膜之间形成一层溅射原子与基片原子相21精选ppt互融合的伪扩散层, 这样提高了薄膜与基片的附着力。同时高能量的溅射原子沉积在基片上产生较高的热能, 也会增强薄膜与基片的22精选ppt附着力。此外功率的改变亦会影响膜的生长方式, 改善膜组织, 从而对膜的塑性、强度等性能指标造成影响, 进而影响结合强度。23精选ppt但是过高的功率密度要求靶具有很强的冷却, 同时铁氧体基片会升温, 破坏膜层结构
6、, 降低膜层的致密性和均匀度, 显著影响其24精选ppt焊接性能。并且过快的沉积速率会使金属化膜层内应力过大, 反而降低结合力。 实验保持其他条件不变, 在不25精选ppt同溅射功率下制备了Cr (150 nm)/Ni- Cu (460 nm)/Ag(200 nm) 结构的金属化薄膜,可以看26精选ppt出, 初期随着溅射功率的增加, 薄膜抗拉强度和焊接性能都明显提高; 当溅射功率超过20 Wcm- 2 后, 结合力和焊27精选ppt接合格率迅速下降。因此, 认为20Wcm- 2 的溅射功率最为合适。28精选ppt此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！29精选ppt
