射频磁控溅射(Ti,Al)N薄膜性能的研究

采用射频磁控溅射，用Al靶和Ti靶同时溅射沉积（Ti，Al）N薄膜。研究表明：不同Al靶功率沉积的薄膜中始终存在面心立方结构（B1型），当Al靶功率大于250W薄膜中面心立方结构（B1型）和六方结构（B4型）共存。随Al成分的增加，B1型结构晶格常数减小，薄膜择优取向由B1型（111）向B4型（002）转变。薄膜表面随Al靶功率增加分别呈岛状、纤维状和柱状增长。（Ti，Al）N薄膜的硬度随Al靶功率的增加呈上升趋势。等离子体发射光谱分析显示，在相同工艺条件下Al靶比Ti靶先进入非金属态溅射模式，导致在相同功率下Al溅射速率低于Ti溅射速率。     

磁控溅射制备(Ti,Al,Cr)N硬质薄膜及其力学性能的研究

用反应磁控溅射的方法通过改变Cr靶溅射功率在不锈钢基体卜沉积不同Cr含量TiAlCrN薄膜.采用台阶仪测量薄膜厚度;采用纳米压痕仪测量薄膜的硬度、弹性模量和薄膜与基体的结合力.沉积的TiAlCrN薄膜随着Cr含量增加,薄膜硬度先增大,而后减小;TiAlCrN薄膜的第一临界载荷和第二临界载荷均随Cr含量增加而增大.     

室温磁控溅射制备(Ti,Zr)N薄膜及其性能研究

采用直流反应磁控溅射工艺,在载波片和Al基材上制备出金黄色的(Ti,Zr)N薄膜.(Ti,Zr)N薄膜具有比TiN薄膜更高的硬度和更强的耐腐蚀性能.用XRD衍射方法和扫描隧道显微镜对薄膜的晶体结构、微观表面形貌和电子结构进行了测试分析.XRD结果表明,(Ti,Zr)N薄膜为多晶态,存在TiN和ZrN两种分离相;从表面形貌可知,薄膜表面平整,晶粒排列致密且无连接松散的大颗粒;STS谱表明,Zr掺杂后,禁带宽度仍为1.64eV,但在禁带内增加了新能级,新能级的宽度分别为0.33eV和0.42eV,这也正是掺杂Zr后,薄膜仍呈现金黄色的主要原因.     

直流磁控溅射(Ti、Al)N硬化膜的研制

本文介绍单靶直流磁控溅射三元复合(Ti,Al)N硬化膜的研制结果。制得的Ti_(0.5)Al_(0.5)N腹具有(111)面择优取向Bl NaCl立方结构,显微硬度达到2700kg/mm~2,并具有良好的抗氧化性和抗酸腐蚀性。文中着重讨论了沉膜过强中氮分压、基片负偏压以及基片温度对薄膜显微硬度、形貌、晶粒尺寸和晶格常数的影响。     

溅射(Ti,Al)N薄膜的机械性能

运用直流平面磁控反应溅射在抛光淬火的TSA碳素工具钢上沉积(Ti,Al)N薄膜。研究了反应气体N_2流量与基片偏压对形成(Ti,Al)N薄膜的显微硬度的影响。在N_2流量约为10sccm,P_(N2)/P_(Ar),约为0.12与偏压U_B=200V时,(Ti,Al)N薄膜的显微硬度接近极大,可达3000kgf/mm~2。(Ti,Al)N薄膜划痕实验的临界负载L_c约为31N。磨损实验表明,(Ti,Al)N薄膜比淬火的T8A碳素工具钢基底具有好得多的耐磨损特性。微观分析表明(Ti,Al)N薄膜具有良好的抗氧化性能是由于氧化过程中在薄膜表面形成Al-O保护层。     

直流磁控溅射Cr(Al)N薄膜的结构与性能比较研究

采用相同的基底偏压和靶基距离,以N2流量和靶材溅射功率为变量,以热作模具用钢H13和Si片为基底,用直流磁控溅射的方法沉积了CrN和CrAlN膜层.对这2种膜层用SEM测其表面形貌,用X射线衍射测其膜层结构,用M-400-H1测其表面显微硬度,用WS-97划痕仪测其膜层/基体之间的结合强度,用UMT-2摩擦磨损试验机测其表面摩擦磨损性能.在分析溅射变量对2种膜层的影响趋势的同时,也分析了Al元素加入后所获得的CrAlN与CrN在结构、力学性能(硬度和膜/基粘结强度)和摩擦性能上的变化趋势.     

(Ti,Al)N薄膜的升温出气特性研究

介绍了采用多弧离子镀方法在不锈钢表面镀覆(Ti,Al)N薄膜,并对膜的结构、表面成分和形貌进行了简单分析,用热出气方法研究其出气特性,并与不锈钢的热出气性能进行比较,发现在不锈钢表面镀覆一层(Ti,Al)N膜可以有效地阻挡不锈钢体内氢扩散和碳偏析,因此(Ti,Al)N是比较理想的真空材料。     

Ti6Al4V磁控溅射沉积Ti-Ag-(N)薄膜及其抗菌性的研究

利用磁控溅射法在医用钛合金Ti6Al4V表面制备Ti-Ag、Ti-Ag-N薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、X射线光电子能谱分析薄膜的表面形貌、微观结构、化学成分和化学价态。采用平板计数法测试薄膜对大肠杆菌的抗菌性。研究结果表明:薄膜主要由Ti、Ag、(N)组成,且Ag是以Ag~0形式存在;与基材相比,两种薄膜对大肠杆菌(E.coli)均有抗菌性,且Ti-Ag-N薄膜表现出更优越的抗菌性能。     

离子束辅助中频反应溅射 (Cr,Ti,Al)N薄膜的研究

为了提高工模具的服役性能,采用中频反应溅射,无灯丝离子源辅助的方法沉积了(Cr,Ti,Al)N多元硬质薄膜.分别用电子能谱、X-射线衍射、显微硬度计、划痕仪和干涉显微镜分析了薄膜的成分、相组成、硬度、膜/基结合力及膜层厚度.结果表明用此法制备的薄膜为含有多相结构的(Cr,Ti,Al)N多元硬质膜,晶粒细小,沉积速率快,显微硬度高达35 GPa,结合强度高度达80 N,综合性能优异.     

利用脉冲直流磁控溅射制备ZnO:Al薄膜的研究

利用中频脉冲直流磁控溅射法制备了平面ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,研究了沉积压力、衬底温度和溅射功率对AZO薄膜光电性能、薄膜稳定性的影响.结果表明:在较低沉积压力、衬底温度及溅射功率下,可获得具有低电阻率、高透过率、高稳定性的AZO薄膜.     

直流磁控溅射制备PbTe薄膜

采用直流磁控溅射的方式，用PbTe靶材溅射沉积在玻璃基底上得到了PbTe薄膜，薄膜生长速率约为100nm／min，通过控制溅射时间可沉积几纳米到几微米的不同厚度的薄膜。PbTe薄膜是面心立方结构的纤维状生长的薄膜，溅射沉积时间对薄膜的晶粒大小和结构有较大影响，溅射时间越长薄膜的晶粒越大，薄膜结构越致密，具有片层状结构。得到的PbTe薄膜是富Te的P型半导体薄膜，其电阻率随着薄膜厚度的增大而减小。     

磁控双靶反应共溅射(Ti,Al)N薄膜的研究

采用磁控双靶反应共溅射技术制备出了(Ti0.5Al0.5)N耐磨硬质薄膜,其显微硬度高于35GPa,摩擦系数小于0.18.实验结果表明当N2流量较低时,(Ti,Al)N薄膜结构和性能随N2流量变化明显;当N2流量较高时,薄膜结构和性能变化缓慢.等离子体发射光谱仪(PEM)对磁控反应溅射过程监测结果表明,钛铝原子与氮原子反应存在一个临界点,低于临界点,磁控反应溅射为金属态溅射模式,高于临界点,磁控溅射向非金属态溅射模式转变,溅射速率降低.     

(Al,Ti)N涂层力学性能工艺研究

通过磁控溅射离子镀与中频脉冲偏压电源相结合,优化制备(Al,Ti)N涂层的工艺。利用HVS-1000数显显微硬度计检测涂层硬度;MET-400多功能材料表面试验仪测定膜基结合力,JS-QHY-2型球痕仪测定厚度,DX-1000型X射线衍射仪检测物相。采用正交实验,作算术平均值和极差分析,优化制备涂层的工艺。结果表明波动时,最佳工艺为功率为10:24,脉冲偏压为100V,时间为2.5h,不波动时最佳工艺为5:24,脉冲偏压为100V,时间为2.5h。     

PVD法制备的(Ti,Al)N硬质膜热稳定性研究

采用空心阴极离子束辅助多弧离子镀技术在高速钢表面沉积(Ti,Al)N硬质膜,并将其分别在空气和保护气氛中、不同温度下加热,研究膜层的热稳定性。利用X射线衍射和差热分析方法确定了相组成及其变化;观察和检测了膜的表面形貌、粗糙度和纳米压痕硬度。结果表明,膜表面粗糙度0.2190,硬度值34.19 GPa,经空气中700℃加热后,膜层中TiN相开始分解生成TiO_2,当温度升至900℃时膜分解开裂,硬度值降至12.27 GPa,失去保护作用。而在保护气氛下,膜层经1200℃高温加热后与未加热膜相比较,物相组成与表面形貌稍有变化,硬度值降为28.23 GPa。显示出(Ti,Al)N膜具有良好的热稳定性。     

直流反应磁控溅射制备氧化铅薄膜

通过直流反应磁控溅射的方法制备了氧化铅薄膜，并通过XRD和紫外-可见光（UV-Vis）吸收谱对薄膜的晶体结构和光学性能进行了表征。我们发现，直流反应磁控溅射金属铅靶可以形成三种氧化铅薄膜，即非晶态PbO，正交晶系的β-PbO，以及四方晶系的Pb3O4。X射线衍射结果表明，衬底温度和氧气流量对薄膜的生长有很大的影响。当衬底温度小于300℃时，薄膜呈非晶状态，当衬底温度超过300℃时，薄膜开始结晶。另外，氧气流量的改变引起薄膜晶体结构的明显变化。当氧气流量较小时，薄膜为立方相结构的PbO；随着氧气流量的增加，薄膜的晶体结构发生改变，生成四方相结构的Pb3O4的薄膜。UV-Vis吸收谱测试结果表明，不同条件下制备的氧化铅薄膜的UV-Vis吸收谱明显不同。     

直流磁控溅射技术制备TiNxOy薄膜

利用直流磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了TiNxOy薄膜样品。发现薄膜的颜色、晶体结构、光学性质等都强烈依赖于反应气体的流量。利用光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、UV—Vis分光光度计、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段对样品进行表征。结果表明：随着O2流量的逐步增加,薄膜逐渐呈现非晶态,晶粒逐渐变小。薄膜结构从TiN到TiNxOy再向TiO2过渡。透射光谱显示从TiN的不透明逐渐增加到透明度为80％,且吸收阈发生蓝移。     

激光平面干涉法确定(Ti,Al)N薄膜的应力

运用直流磁控反应溅射技术,在P型(100)硅片上沉积(Ti,Al)N薄膜,利用激光平面干涉法确定了(Ti,Al)N薄膜的应力。薄膜应力的性质是压应力,当基片不加温与偏压时,薄膜应力约150MPa;基片加温300～350℃与偏压200V时,薄膜应力约1200MPa。     

直流磁控溅射法低温制备GZO:Ti薄膜及其光电性能研究

用直流磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出了钛镓共掺杂氧化锌(GZO:Ti)透明导电薄膜,研究了溅射压强和功率对GZO:Ti薄膜的微观结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的GZO:Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。溅射压强和功率对薄膜的电阻率和微观结构均有显著影响。随功率增大,薄膜电阻率降低,生长率增大。所制备的薄膜的最小电阻率为1.81×10-4Ω·cm,可见光区平均透过率大于84%。     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的制备研究

采用Ti(C,N)纳米粉末制备Ti(C,N)基金属陶瓷.研究了烧结温度、保温时间和升温速度等工艺参数对含10wt％纳米粉末的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响,得到优化烧结工艺为1450℃,保温75min,升温速度3℃/min.用优化工艺制备的Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度提高了约36.7％,增强机理主要表现为细晶强化、弥散强化和固溶强化.     

脉冲偏压磁过滤电弧离子沉积(Ti,Al)N薄膜的研究

利用脉冲偏压磁过滤电弧离子沉积技术在不同负偏压下制备了(Ti,Al)N薄膜,通过扫描电子显微镜、XP-2台阶仪、纳米压痕仪和X射线衍射仪分别测试分析了脉冲偏压与磁过滤共同的作用对薄膜的微观结构、成份、薄膜厚度、显微硬度和晶体结构的影响规律。实验结果表明,在基体上施加脉冲偏压和在电弧蒸发源上使用磁过滤技术,可改善所制备薄膜的组织结构、提高其综合力学性能。通过对在不同负偏压下所制备的样品的综合力学性能的测试分析可得出:在负偏压为200V时制备的样品综合力学性能最好。