高功率脈沖磁控濺射（high power impulse magnetron sputtering,HiPIMS）具有尖峰功率密度高、靶材離化率高、所制薄膜致密等優(yōu)點(diǎn)。但該方法存在沉積速率低、放電過(guò)程易打弧等缺點(diǎn)。針對(duì)HiPIMS的缺點(diǎn),本文采用中頻（middle frequency,MF）與HiPIMS相疊加（superimposed HiPIMS and MF）的電源設(shè)計(jì)思路,嘗試構(gòu)建了疊加電源系統(tǒng),詳細(xì)研究了該系統(tǒng)中MF持續(xù)時(shí)間和功率變化對(duì)疊加電源等離子體放電特性和所制TiN薄膜沉積速率與結(jié)構(gòu)性能的影響。主要結(jié)論如下:（1）隨著MF持續(xù)時(shí)間增加,HiPIMS脈沖尖峰功率密度由686 W/cm²降低至460 W/cm²,降低了32.9%,離化率由0.39降低至0.10,降低了74.3%。隨著MF功率增加,HiPIMS脈沖尖峰功率密度在477-501 W/cm²范圍內(nèi)波動(dòng),離化率由0.18增加至0.22。HiPIMS脈沖尖峰功率密度和離化率對(duì)MF持續(xù)時(shí)間變化比對(duì)MF功率變化更敏感。（2）成分分析表明,TiN薄膜Ti含量... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 高功率脈沖磁控濺射及其發(fā)展
        1.1.1 復(fù)合高功率脈沖磁控濺射
        1.1.2 疊加高功率脈沖磁控濺射
    1.2 TiN薄膜
    1.3 研究目的與意義
    1.4 研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 高真空磁控濺射鍍膜機(jī)
        2.2.1 中頻疊加高功率脈沖磁控濺射電源系統(tǒng)
        2.2.2 放電參數(shù)采集系統(tǒng)
        2.2.3 等離子體光譜采集系統(tǒng)
    2.3 TiN薄膜制備
        2.3.1 中頻持續(xù)時(shí)間和功率定義
        2.3.2 薄膜制備流程
    2.4 TiN薄膜表征
        2.4.1 成分測(cè)試
        2.4.2 顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試
        2.4.3 力學(xué)性能測(cè)試
3 中頻持續(xù)時(shí)間對(duì)等離子體特性和TiN薄膜性能影響
    3.1 中頻持續(xù)時(shí)間對(duì)等離子體特性影響
        3.1.1 中頻持續(xù)時(shí)間對(duì)放電與功率密度影響
        3.1.2 中頻持續(xù)時(shí)間對(duì)離化率影響
    3.2 中頻持續(xù)時(shí)間對(duì)TiN薄膜性能影響
        3.2.1 TiN薄膜成分
        3.2.2 TiN薄膜顯微結(jié)構(gòu)
        3.2.3 TiN薄膜力學(xué)性能
    3.3 小結(jié)
4 中頻功率對(duì)等離子體特性和TiN薄膜性能影響
    4.1 中頻功率對(duì)等離子體特性的影響
        4.1.1 中頻功率對(duì)放電與功率密度的影響
        4.1.2 中頻功率對(duì)離化率的影響
    4.2 中頻功率對(duì)TiN薄膜性能影響
        4.2.1 TiN薄膜成分
        4.2.2 TiN薄膜顯微結(jié)構(gòu)
        4.2.3 TiN薄膜力學(xué)性能
    4.3 小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.攻讀碩士期間發(fā)表論文
    B.攻讀碩士期間申請(qǐng)發(fā)明專利


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高功率脈沖電流對(duì)磁控濺射TiN薄膜結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能影響[J]. 李永健,孔營(yíng),胡健,耿慧遠(yuǎn),鞏春志,田修波.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(12)
[2]Influence of Substrate Negative Bias on Structure and Properties of TiN Coatings Prepared by Hybrid HIPIMS Method[J]. Zhenyu Wang,Dong Zhang,Peiling Ke,Xincai Liu,Aiying Wang.  Journal of Materials Science & Technology. 2015(01)
[3]不同靶材料的高功率脈沖磁控濺射放電行為[J]. 吳忠振,田修波,潘鋒,付勁裕,朱劍豪.  金屬學(xué)報(bào). 2014(10)
[4]高功率脈沖磁控濺射的階段性放電特征[J]. 吳忠振,田修波,李春偉,Ricky K.Y.Fu,潘鋒,朱劍豪.  物理學(xué)報(bào). 2014(17)
[5]高脈沖功率密度復(fù)合磁控濺射電源研制及放電特性研究[J]. 田修波,吳忠振,石經(jīng)緯,李希平,鞏春志,楊士勤.  真空. 2010(03)
[6]磁控濺射鍍膜過(guò)程中非均勻磁場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)[J]. 王合英,孫文博,陳宜寶,何元金.  物理實(shí)驗(yàn). 2008(11)



本文編號(hào)：3151534