為了提高半導體硅基表面電阻涂層的質(zhì)量以及導電能力,選擇磁控濺射工藝在其表面制得FeCrNiAl涂層,通過試驗測試的方式對比了不同功率下得到的涂層硬度及其電阻率改變情況。結(jié)果表明:提高功率能夠使涂層更易形成具有簡單組織結(jié)構(gòu)的固溶相,使涂層獲得更強的結(jié)晶能力,并促進涂層的擇優(yōu)生長過程。FeCrNiAl涂層都形成了柱狀結(jié)構(gòu),跟基底之間形成了緊密結(jié)合。提高功率后涂層中的晶粒發(fā)生增大,Cr與Fe在涂層內(nèi)的原子分數(shù)增加,Ni原子分數(shù)減小。隨著功率提高,濺射原子更易在基底表面發(fā)生擴散與快速遷移,使涂層以更快速度生長并形成更大尺寸的晶粒。FeCrNiAl涂層硬度達到772～952 HV,提高功率后,FeCrNiAl涂層硬度減小,晶粒粗化。隨著功率提高,電阻率發(fā)生逐漸減小,形成了更粗大的柱狀生長結(jié)構(gòu)。 

【文章來源】：材料保護. 2020,53(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

不同功率下Fe Cr Ni Al涂層的XRD譜

表1為不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂層化學成分。由表1可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e Cr Ni Al涂層內(nèi)Ni含量較高，其他元素的比例比靶材更低。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是，元素在涂層內(nèi)的分布除受到該元素在靶材內(nèi)的實際比例影響，同時還跟濺射產(chǎn)額有關(guān)。由表1還可以看出，隨著功率逐漸提高，Cr與Fe在涂層內(nèi)的原子比增大，Ni原子比減小。這是由于提高功率后，使得入射粒子獲得了更大的能量，從而提高了元素濺射產(chǎn)額，而繼續(xù)提高粒子能量則會引起濺射產(chǎn)額的減小，最終導致涂層內(nèi)各元素比例的變化。圖3 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂層表面SEM形貌

圖2 不同功率下制得的Fe Cr Ni Al涂層截面SEM形貌通過Scherrer公式計算得到不同功率下Fe Cr Ni Al涂層的晶粒尺寸和晶格常數(shù)分布，結(jié)果見圖4。當功率從60 W增大到120 W后，得到的涂層組織中晶粒從最初的21.6 nm外徑增大至26.5 nm。隨著功率提高，濺射原子更易在基底表面發(fā)生擴散與快速遷移，同時在高能濺射作用下基底將會出現(xiàn)溫度明顯上升的情況，使涂層以更快速度生長并形成更大尺寸的晶粒。當功率從60 W增大到120 W時，引起涂層晶格常數(shù)的降低，這是由于提高功率后，形成高能粒子會對涂層造成更強轟擊作用，導致涂層的壓應力明顯升高。


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