不同氩气气压下钒靶HIPIMS放电特性的演变

表面技术 , 2016, 45(8): 103-109. doi: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.018

不同氩气气压下钒靶HIPIMS放电特性的演变

1.东北林业大学工程技术学院,哈尔滨150040;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;东北林业大学林业工程博士后流动站,哈尔滨150040

2.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

3.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨,150001

4.黑龙江工程学院材料与化学工程系,哈尔滨,150050

基金项目: The Science Foundation of Heilongjiang Province of China (QC2016053) 黑龙江省科学基金项目资助(QC2016053) 中央高校基本科研业务费专项资金项目资助(2572015CB07) The National Natural Science Foundation of China (U1330110 and 51175118) 黑龙江省教育厅科学技术研究项目资助(12523008) The China Postdoctoral Science Foundation (2016M590273) The Scientific Research Fund of Heilongjiang Provincial Education Department (12523008) 中国博士后科学基金项目资助(2016M590273) 国家自然科学基金项目资助(U1330110,51175118) The Fundamental Research Funds for the Central Universities (2572015CB07)

关键词：高功率脉冲磁控溅射 , 氩气气压 , V靶 , 放电靶电流 , 放电光谱特性 , V薄膜

Evolution of Discharge Characteristics of High Power Impulse Magnetron Sputtering Vanadium Target under Various Argon Pressures

Keywords： high power impulse magnetron sputtering , argon pressure , vanadium target , discharge target current , spectral characteristics , vanadium films

目的以V靶为例,研究高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)放电时不同工作气压下靶脉冲电流及等离子体发射光谱的表现形式和演变规律,为HIPIMS技术的进一步广泛应用提供理论依据.方法利用数字示波器采集HIPIMS脉冲放电电流波形,并利用发射光谱仪记录不同放电状态下的光谱谱线,分析不同气压下V靶HIPIMS放电特性的演变规律.同时,利用HIPIMS技术成功制备了V膜,并利用扫描电子显微镜观察了V膜的截面形貌.结果不同氩气气压下,随着靶脉冲电压的增加,靶电流峰值、靶电流平台值及靶电流平均值均单调增加,而且增加的速度越来越快,但靶电流峰值的增加速度明显高于平台值,这是由于脉冲峰值电流由气体放电决定所致.不同气压下,Ar0、Ar+、V0和V+四种谱线峰的光谱强度均随靶电压的增加而增加,相同靶电压时,其光谱强度随着气压的增加而增加.当气压为0.9 Pa、靶电压为610V时,Ar和V的离化率分别为78％和35％.此外,利用HIPIMS技术制备的V膜光滑、致密,无柱状晶生长形貌特征.结论较高的工作气压和靶脉冲电压有利于获得较高的系统粒子离化率,但HIPIMS放电存在不稳定性.合适的工作气压是获得优质膜层的关键.

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