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题名HiPIMS技术低温沉积CrN薄膜结构及性能研究
被引量：3
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作者
贵宾华
周晖
郑军
杨拉毛草
张延帅
汪科良
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机构
兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室
安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期199-208,共10页
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文摘
目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米硬度测试仪及球盘摩擦试验仪表征了Cr N薄膜的组织结构、微观形貌、摩擦学性能。结果相对于传统的直流磁控溅射技术(DCMS),Hi PIMS具备高溅射材料离化率,偏压作用下产生的荷能离子对成膜表面的持续轰击作用,有效提升了低温沉积条件下成膜粒子的表面迁移能,显著抑制了贯穿柱状晶的连续生长,达到了细化晶粒,改善薄膜致密性的目的。BPH模式下沉积的薄膜表面光滑致密,表面粗糙度可达4.6 nm。细晶强化作用及薄膜致密性提升使得BPH模式下制备的Cr N薄膜硬度最高,可达(15.6±0.8)GPa。此外,BPH模式下沉积的CrN薄膜具备最为优异的摩擦学性能,摩擦系数低(~0.3)且运行平稳,并且在高速及重载作用下,仍能表现出优异的摩擦磨损性能。结论HiPIMS技术中的双极脉冲放电模式可显著提升沉积粒子表面迁移能,提升Cr N薄膜沉积反应动力学过程,实现低温条件下性能优异的Cr N薄膜的可控制备。
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关键词
HIPIMS
磁控溅射
可调控脉冲放电模式
双极脉冲放电模式
基体偏压
沉积温度
组织结构
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Keywords
HiPIMS
magnetron sputtering
modulated pulsed power(mpp)
bipolar pulse power(BPH)
substrate bias voltage
deposition temperature
microstructure
tribological property
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分类号
TG174.4
[金属学及工艺—金属表面处理]
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