复合高功率脉冲磁控溅射Ti的放电特性及薄膜制备

金属学报, 2014, 50(7): 879-885. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00744

复合高功率脉冲磁控溅射Ti的放电特性及薄膜制备

李小婵 ^1, , 柯培玲 ^2, , 刘新才 ^3, , 汪爱英 ^4,

1.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,宁波315201;宁波大学理学院,宁波315211

2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,宁波315201

3.宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波315211

4.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,宁波315201

关键词：复合高功率脉冲磁控溅射 , 直流 , 放电特性 , Ti薄膜

DISCHARGE CHARACTERISTICS OF Ti AND FILM PREPARATION USING HYBRID HIGH POWER IMPULSE MAGNETRON SPUTTERING

Keywords： hybrid high power impulse megnetron sputtering , dirrect current , discharge charicteristics , Ti film

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2.98 V和0.93 eV;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650 W时复合高功率脉冲磁控溅射所制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1.32 nm,力学性能更加优异,硬度提高2.68 GPa.

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