薄膜厚度监测

本文对比较常用的薄膜厚度的监控和测量方法进行详述,并就各种方法进行比较。     

类金刚石薄膜厚度的测量

采用真空等离子沉积的类金刚石膜,它属于一种超薄性的薄膜。在诸多的测量方法中,本文采用了椭圆偏振光测量法来测量薄膜的厚度。该方法运用布鲁斯特角,并根据起偏器、栓偏器和四分之一波片精确测量了薄膜的厚度。在测量薄膜厚度的同时也可知道所沉积膜的均匀性情况。     

薄膜厚度的电子探针测量软件与应用

利用Ｓｅｗｅｌｌ的Ｘ射线激发深度公式建立起用电子探针测量有衬底纯元素薄膜厚度的应用软件，测量了Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ等四种厚度的薄膜标准的质量厚度，并对测量误差进行分析，最后给出了各纯元素薄膜厚度的测量下限。     

去Co深度及薄膜厚度对金刚石薄膜-硬质合金附着力的影响

金刚石薄膜与基体的附着力是影响CVD金刚石薄膜涂层刀具使用寿命的关键因素,沉积金刚石薄膜的膜-基附着力主要受硬质合金基体表面Co含量的影响。本文通过控制酸碱两步法中的酸处理时间及薄膜沉积时间,利用扫描电子显微镜、能谱仪、拉曼光谱仪、划痕测试仪等对样品进行分析检测,研究基体去Co深度及薄膜沉积厚度对金刚石薄膜的膜-基附着力的影响。结果表明:随着去Co深度的增加,膜-基附着力先增后降,但薄膜表面和截面形貌无明显变化,表明薄膜形貌主要受沉积参数影响;随着薄膜厚度增加,薄膜晶粒变大,膜-基附着力先增高后降低。去Co深度为7.1μm,薄膜厚度为19.5μm时所得薄膜的膜-基附着力最高,达到88.82 N。     

磁控溅射ZrN薄膜厚度对其色度的影响

采用中频非平衡磁控溅射技术在镜面不锈钢板上制备了ZrN薄膜,通过改变镀膜时间控制ZrN薄膜的厚度。用色差仪测定了不同厚度ZrN薄膜的L*,a*和b*值,绘制出不同厚度ZrN薄膜的L*,a*和b*值的变化曲线图,得出膜层厚度对薄膜色度的影响规律:膜层厚度低于63.7nm时,随着膜层厚度的增加,L*和a*值无变化,b*值呈线性递增,且颜色逐渐趋于金黄色;膜层厚度高于63.7nm时,随着膜层厚度的增加,薄膜颜色坐标未有明显变化,颜色为稳定的金黄色。     

ZnO:Si透明导电薄膜厚度对其光电性能的影响

目的研究ZnO∶Si薄膜厚度对其生长速率、结晶度、光透率和电阻率的影响。方法用直流磁控溅射系统在玻璃基片上沉积不同的时间,获得5个厚度不同的ZnO∶Si薄膜样品,对比研究了其薄膜生长取向和结构特性、微观形貌、电学参数及透过率曲线。结果 5个ZnO∶Si薄膜样品都为多晶膜,具有单一的(002)衍射峰,沿垂直于基片的c轴方向择优生长。当薄膜厚度从207.6 nm增加到436.1 nm时,薄膜的晶粒尺寸增大,晶化程度提高,电阻率变小;膜厚增至497.8 nm时,薄膜的晶化程度反而降低,电阻率增加。在可见光范围内,5个薄膜样品的平均透过率都高于91.7%。结论膜厚对ZnO∶Si薄膜的电学性能有较大影响,对光学性能的影响则较小。     

用X射线应力仪无损检测薄膜材料厚度

基于X射线衍射与吸收理论,提出一种薄膜厚度测量方法即膜下基体衍射法。利用X射线应力仪测量高速钢表面的TiN薄膜厚度,发现利用膜下基体衍射可精确测量薄膜厚度。     

锂离子电池Sn薄膜电极厚度对其电化学性能的影响

用电沉积方法在铜集流体上分别制备出不同厚度(2,0.5,0.25,0.12μm)的锡薄膜电极。用扫描电镜观察其表面形貌、以充放电实验比较其性能。结果表明,减小Sn薄膜厚度可改善电极的循环性能,但首次容量损失也增大。0.5μm厚的Sn薄膜具有最高的放电容量和较好的循环稳定性;其首次放电比容量为749mAh/g,40次循环时放电比容量仍保持578mAh/g。     

用α-RBS法检测球轴承滚道上润滑薄膜的组成与厚度

利用串列粒子加速器,以能量为3．00MeV的α粒子(^4He^2 )束作探测束,用背散射法(RBS)检测了周体润滑球轴承经过运行实验后其滚道表面MoS2基共溅射薄膜的化学组成和厚度,考察了摩擦对它们的影响：结果表明：RBS技术能够无损地测得球轴承滚道表面薄膜的化学组成和厚度的定量结果,是球轴承检测及其摩擦学研究的一种可行方法。     

薄膜厚度对Y掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在Si/SiO2/Ti/Pt基片上制备了不同厚度(正比于薄膜层数)的钇(Y)掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了膜厚度对薄膜结构和介电性能的影响。原子力显微镜(AFM)表明,Y掺杂BST薄膜可显著改善表面形貌,且强烈依赖于薄膜厚度。当薄膜厚度适中(即当层数为8)时,表面晶粒细小、致密、均匀,晶界分明。X射线衍射(XRD)表明,Y掺杂BST薄膜显示钙钛矿结构,主要沿(110)晶面生长。随着薄膜厚度的增加,BST(110)峰的衍射强度先增后减,表明薄膜的相结构与薄膜厚度直接相关。Y掺杂BST薄膜显示优异的综合介电性能,且随着膜厚的增加,电容或介电常数减小。8层薄膜的综合介电性能最优,零偏压时的电容为17.8pF(介电常数130)、介电损耗为0.0057,调谐率为32%,优值因子为56,可满足微波调谐器件的需要。同时,就有关机理进行了分析。     

锆合金陶瓷膜导热系数及其膜厚的确定

锆合金是一种新型的核反应堆用包壳材料.为测定锆合金经高频感应氧化后所获得的陶瓷膜导热系数及其膜厚,将锆合金包壳内装满蒸馏水后放入HS-4(B)型恒温浴槽,利用Advantech VisiDAQ软件纪录下包壳内水温由室温上升至60℃中水温变化的整个过程.然后对相关试验参数进行了分析,获得了氧化膜厚度与导热系数的关系曲线.最后,得出结论:锆合金包壳陶瓷膜厚度以2μm为宜.     

扫描式塑料薄膜厚度监测系统的设计

基于电容传感器的塑料薄膜厚度检测方法是一种非接触测量手段，可实现在线不间断测量。给出了系统的结构框图及工作方式，阐述了电容传感器测厚的原理，针对极板间距变化引起的测量误差，提出了双涡流传感器振动补偿方案，提高了系统的测量精度。还对软件实现的功能作了介绍。最后给出了实际的测量数据，验证了振动补偿的有效性和系统的可靠性。     

轧制变形区油膜厚度的实验研究

就轧制变形区油膜厚度的不同测试方法进行了对比研究,提出了简便、衫的加热退火法。方法研究了轧制油粘度,轧制速度与压下率对轧制变形区油膜厚度的影响。     

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 本文研究了用近平行的入射X射线，以掠入射的方式，利用薄膜下基体某一晶面衍射强度随掠入射角的变化关系来测定薄膜厚的方法。导出了基体某一晶面的衍射强度的对数InIr与掠入射角函数f(r)之间的线性关系，发现该直线的斜率即为薄膜的线吸收系数与其厚度的乘积。对WC Co硬质合金上的金刚石薄膜厚度进行了测定，并对该方法的重复性进行了验证。结果表明，InIr与f(r)之间的具有很好的线性相关性，而且该方法具有较好的精确性。     

具有择优取向性的基材表面的薄膜厚度的X射线衍射测量修正

根据薄膜对X射线的吸收效应,利用X射线衍射方法可测量出多晶基材表面的薄膜厚度。但试验结果显示,基材的择优取向效应对薄膜厚度的测量影响显著。根据理论分析,提出了择优取向修正方法。在对X射线衍射数据进行择优取向修正后,利用最小二乘法对修正后的数据进行拟合。拟合结果显示,该方法可以有效地对基材的择优取向效应进行修正,从而获得较为准确的薄膜厚度值。     

薄膜厚度对HfO2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的，利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化，计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试，讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力，应力值随薄膜厚度的增加而减小，当薄膜厚度达到一定值后，应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。     

平面喷涂漆膜厚度分布规律研究与搭接参数优化

目的实现大型船舶外板表面喷涂的自动化作业,开展表面漆膜厚度分布规律研究,优化平面喷涂轨迹,求出最佳喷涂搭接参数。方法以喷嘴雾幅宽度、距离、喷枪移动速度三个喷涂工艺参数为因素进行正交实验,获得漆膜厚度分布数据,使用b分布函数进行实验数据表征,运用遗传算法优化拟合b分布模型的三个关键参数。基于BP神经网络算法建立漆膜厚度分布预测模型,并对预测结果进行合理性分析。在此基础上,研究每道漆膜之间的搭接规律,运用NSGA-Ⅱ算法求解最优漆膜搭接宽度。结果计算得到15组实验数据对应b分布模型的T_(max)、w及β,构建的漆膜厚度分布预测模型能准确预测在不同喷涂工艺参数下的漆膜厚度分布。以第16组实验为例,计算得到了最优的漆膜搭接宽度为41.76 cm。结论建立了喷涂工艺参数和膜厚分布规律之间的映射模型,该模型可以准确预测不同工艺参数下的涂层厚度分布,应用该模型计算出的最优漆膜搭接宽度能获得厚度均匀的涂层,为实现船舶外板的自动化喷涂做好了前期准备。     

合金层厚度对热浸镀铝件抗氧化性能的影响

通过改变热浸镀铝的时间,分析了合金层厚度 对热浸镀铝件抗氧化性能的影响。结果显示,由于合金层的氧化失效存在着整体碎裂、局部脱落和逐步氧化消耗三种方式,使得镀件的抗氧化性能呈现出随合金层厚度增加先降低后提高的规律,表明只有当热浸镀铝件的合金层超过一定厚度以后,镀层才能提供良好的抗氧化性能。     

网状阴极法在碳钢表面沉积氮化钽薄膜的研究

介绍了一种在钢铁基体上制备氮化钽薄膜的新方法———网状阴极法。其设备简单、价格低廉。实验中发现 ,在工艺参数调配合适的条件下 ,可制备出结构为面心立方和密排六方结构的氮化钽薄膜。薄膜较致密且均匀 ,与基体结合良好。分析了优选工艺参数条件下合成的氮化钽膜的成分、组织、表面和断口形貌及结合力。