资源描述：
《高功率脉冲磁控溅射技术的特点及其研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------高功率脉冲磁控溅射技术的特点及其研究1特点上得到了改进。二、截止目前的发展及研究[1]1999年，瑞典的V,Kouznetsov及其团队首次采用高功率磁控脉冲作为磁控溅射的供电模式，提出了HPPMS的方法，并沉积了Cu薄膜，相对于普通的直流溅射，HPPMS获得高[2]的CU离化率，膜层高致密度，高的靶材利用率，均匀的
2、厚度。这时有很多做磁控溅射研究的学者开始关注这一研究方向，并且在试验中将这种设备逐渐完善。其中主要包括改进磁控放电的稳定性和改变脉冲结构增加沉积率两个方面。高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)由于能够产生较高的离化率而受到人们的重视。为了提高离化率/沉积速率协同效应,基于直流和脉冲耦合叠加技术我们研制了高功率密度复合脉冲磁控溅射电源,并对高功率复合脉冲磁控溅射放电特性进行研究。结果表明脉冲峰值电流随脉冲电压的增加而增加,但随着脉冲宽度的增加而减小。在高功率脉冲期间工件上获得的电流可以增加一个数量级以上,表
3、[3]明磁控离化率得到显著增强。此外，国内的一些学者研究出了复合高功率脉冲磁控溅射，采用高功率脉冲磁控溅射与直流磁控溅射并联的复合高功率脉冲磁控溅射技术,研究直流磁控溅射部分耦合直流电流变化对Ti靶在——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------Ar气氛中放电及等离子体特性的影响.采用表
4、面轮廓仪、扫描探针显微镜、X射线衍射与纳米压痕仪对Ti薄膜厚度、结构特征以及力学性能进行表征.结果表明：耦合直流电流增加,靶平均功率增加,脉冲作用期间靶电流降低,等离子体电子密度增加;在耦合直流电流为2.0A时,等离子体电子密度和电子温度获得较大值,分别为2.98V和0.93eV;耦合直流电流增加,Ti薄膜沉积速率近似线性增加,粗糙度增加,硬度和弹性模量略有降低;相同靶平均功率时,采用复合高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti薄膜与采用传统直流磁控溅射技术相比,沉积速率相当;靶平均功率650W时复合高功率脉冲磁控
5、溅射所制Ti薄膜比传统直流磁控溅射所制Ti薄膜更加光滑,平均粗糙度降低1.32nm,[4]力学性能更加优异,硬度提高2.68GPa.在HPPMS的放电方式研究方面，大连理工大学的三束材料改性实验室的直流诱导高功率脉冲非平衡磁控溅射[5]是一个亮点，采用直流电源放电，通过控制非平衡磁控靶的磁场分布和气压等放电参数，由放电不稳定性形成高功率脉冲。磁控溅射放电气体和溅射原子的电离主要发生在阴极鞘层区域，利用了E×B交叉场约束电子[6]，导致了复杂等离子体的不稳定性和电磁效应,[7][8][9]通过调整磁场功率等
6、放电参数诱发交叉场驱动霍尔漂移的电离不稳定性和磁绝缘机制形成高功率脉冲放电。采用同轴线圈电流控制非平衡磁控溅射系统的非平衡度放电电源为直流磁控溅射电源，研究调整放电过程中的气压、功率和磁场电流等参数控制放电脉冲的频率，采用示波器观察这种脉冲放电过程，研究了线圈电流、气压和脉冲频率——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------------------------------
7、-------------------之间的关系，采用圆形平面偏压电极研究了脉冲放电模式中的浮置电位和脉冲离子电流，分析了脉冲的波形的特征、形成原因及影响因素。高功率脉冲磁控溅射技术的关键是在磁控溅射阴极上施加高功率脉冲，根据施加脉冲的峰值功率和波形，分为常规的高功率脉冲磁控溅射（ＨＩＰＩＭＳ／ＨＰＰＭＳ，Ｈｕｅｔｔｉｎｇｅｒ公司）和调制脉冲功率磁控溅射（ＭｏｄｕｌａｔｅｄＰｕｌｓｅｄＰｏｗｅｒＭａｇｎｅｒｏｎＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ（ＭＰＰＭＳ），或ＨＩＰＩＭＳ+，Ｚｐｕlｓｅｒ和Ｈａｕｚｅｒ公司）；电压在
8、脉冲作用时间内快速上升至ｋＶ级，随后减小，放电电流可达ｋＡ，峰值功率０５～１０ｋＷ／ｃｍ２，空比０５％～５％，脉冲宽度２０～２００μｓ；图３（ｂ）是典型的ＭＰＰＭＳ电压电流和功率波形，相对于ＨＩＰＩＭＳ，ＭＰＰＭＳ降低峰值电流和峰值功率约一个量级，脉冲宽度增加至ｍｓ量级，最大可达３ｍｓ，占空比１％～３０％，而且可以通过微脉冲调制脉冲位形，实现包括引等离子体的弱脉冲和增强等离子体的强脉冲在内的多段脉冲控制，提高了等离子体的稳定性
