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高功率脉冲磁控溅射技术制备ta-C膜及性能改性研究
1
作者 冯利民 史敬伟 +2 位作者 何哲秋 李建中 石俊杰 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第7期23-29,共7页
硬质合金表面沉积四面体非晶碳膜(ta-C薄膜)的结合力和摩擦性能影响着其在切削刀具和耐磨零部件领域的应用效果。基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)制备了ta-C薄膜,通过调节C2H2流量对ta-C薄膜进行了改性研究。利用SEM对薄膜厚度进行... 硬质合金表面沉积四面体非晶碳膜(ta-C薄膜)的结合力和摩擦性能影响着其在切削刀具和耐磨零部件领域的应用效果。基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)制备了ta-C薄膜,通过调节C2H2流量对ta-C薄膜进行了改性研究。利用SEM对薄膜厚度进行观察,通过拉曼和XPS对其结构进行研究,通过纳米压痕对其硬度进行表征,通过纳米划痕对薄膜的结合力进行研究并通过摩擦磨损试验对薄膜的耐磨性进行探究。结果表明,通入C2H2气体可有效改善ta-C薄膜的结构、硬度、结合力和耐磨性能。改变C2H2流量可调控ta-C薄膜的性能,随着C2H2流量的逐渐增大,薄膜的各项性能呈现先增大后减小的趋势,当C2H2流量为15 cm^(3)/min时,薄膜的各项性能都达到较为优异的结果,ta-C薄膜厚度达655.9 nm,硬度提高到43.633 GPa,结合力提升到19.2 N,此时sp3键含量为70.19%,ta-C薄膜表面均匀、致密,且性能优良。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 四面体非晶碳膜 C2H2 薄膜性能
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2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议(重庆)通知
2
作者 无 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第9期10-10,共1页
以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成... 以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成了HiPIMS Today等一系列的国际会议对该技术放电机理、脉冲形式、等离子体输运与诊断、以及薄膜/涂层沉积与应用等多个方面进行专题研讨,为其发展与应用带来了蓬勃动力! 展开更多
关键词 物理气相沉积 磁控溅射技术 薄膜性能 高功率脉冲磁控溅射 结构可控性 PIMS 放电机理 专题会议
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《材料保护》“高功率脉冲磁控溅射技术与应用”专栏征稿启事
3
《材料保护》 CAS CSCD 2023年第10期218-218,共1页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新型PVD技术,因其离化率高,且易于实现致密、光滑、大面积均匀的高质量薄膜制备,备受国内外研究学者的广泛关注。为进一步推动高功率脉冲磁控溅射技术领域的发展,借助“2023高功率脉冲磁控溅射技术... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新型PVD技术,因其离化率高,且易于实现致密、光滑、大面积均匀的高质量薄膜制备,备受国内外研究学者的广泛关注。为进一步推动高功率脉冲磁控溅射技术领域的发展,借助“2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议”召开的契机,西南大学孙德恩教授和《材料保护》编辑部于近期共同策划出版“高功率脉冲磁控溅射技术与应用”专栏,旨在征集该技术领域的最新研究论文和综述。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 薄膜制备 专题会议 离化率 策划出版 技术与应用
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2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议成功召开
4
《材料保护》 CAS CSCD 2023年第11期153-153,共1页
2023年10月20~22日,由中国机械工程学会表面工程分会主办,西南大学材料与能源学院承办的“2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议”在重庆成功召开。此次会议采取线上线下相结合的方式进行,众位嘉宾共话HiPIMS技术的发展与未来。会... 2023年10月20~22日,由中国机械工程学会表面工程分会主办,西南大学材料与能源学院承办的“2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议”在重庆成功召开。此次会议采取线上线下相结合的方式进行,众位嘉宾共话HiPIMS技术的发展与未来。会议场面热烈,共吸引了190多位行业领域内人士现场参会。会议开幕式由哈尔滨工业大学田修波教授主持,中国机械工程学会表面工程分会主任委员、大连理工大学雷明凯教授代表主办方对到会的代表表示欢迎。 展开更多
关键词 表面工程 分会主任委员 专题会议 高功率脉冲磁控溅射 哈尔滨工业大学 线上线下相结合 发展与未来
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2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议(重庆)通知
5
作者 无 《表面工程与再制造》 2023年第4期72-73,共2页
以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成... 以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视。为推动该技术的进步,国际上已经形成了HiPIMS Today等一系列的国际会议对该技术放电机理、脉冲形式、等离子体输运与诊断、以及薄膜/涂层沉积与应用等多个方面进行专题研讨,为其发展与应用带来了蓬勃动力! 展开更多
关键词 物理气相沉积 磁控溅射技术 薄膜性能 高功率脉冲磁控溅射 结构可控性 PIMS 放电机理 专题会议
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《材料保护》“高功率脉冲磁控溅射技术与应用”专栏征稿启事
6
《表面工程与再制造》 2023年第6期83-83,共1页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新型PVD技术,因其离化率高,且易于实现致密、光滑、大面积均匀的高质量薄膜制备,备受国内外研究学者的广泛关注。为进一步推动高功率脉冲磁控溅射技术领域的发展,借助“2023高功率脉冲磁控溅射技术... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新型PVD技术,因其离化率高,且易于实现致密、光滑、大面积均匀的高质量薄膜制备,备受国内外研究学者的广泛关注。为进一步推动高功率脉冲磁控溅射技术领域的发展,借助“2023高功率脉冲磁控溅射技术与应用专题会议”召开的契机,西南大学孙德恩教授和《材料保护》编辑部于近期共同策划出版“高功率脉冲磁控溅射技术与应用”专栏,旨在征集该技术领域的最新研究论文和综述。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 薄膜制备 专题会议 离化率 策划出版 技术与应用
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阴极弧蒸发和高功率脉冲磁控溅射TiAlN涂层的性能研究 被引量：2
7
作者 吴明晶 王北川 +2 位作者 张国飞 李佳 陈利 《硬质合金》 CAS 2023年第3期181-186,共6页
为对比研究阴极弧蒸发(CAE)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)两种工艺对TiAlN涂层结构、硬度、热稳定性及抗氧化性能的影响,本文采用两种方法制备了成分相同的Ti_(0.38)Al_(0.62)N涂层,使用能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、... 为对比研究阴极弧蒸发(CAE)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)两种工艺对TiAlN涂层结构、硬度、热稳定性及抗氧化性能的影响,本文采用两种方法制备了成分相同的Ti_(0.38)Al_(0.62)N涂层,使用能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪分析了涂层的成分、微观结构、力学性能、热稳定性和抗氧化性。两种涂层均呈面心立方结构;CAE涂层呈现大量的“液滴”缺陷,而HiPIMS涂层表面质量更优;CAE涂层硬度(~32.7GPa)略高于HiPIMS涂层(~31.8 GPa);HiPIMS涂层具有更高的热稳定性,CAE涂层在800℃达到硬度最高值~36.2 GPa,而HiPIMS涂层在900℃硬度达到最高~34.3 GPa,且随温度的升高,CAE涂层硬度下降更快。HiPIMS涂层表现出更好的抗氧化性能,在800℃氧化30 h后,CAE和HiPIMS制备的两种涂层的氧化层厚度分别为~630.7 nm和~589.3 nm。 展开更多
关键词 TIALN涂层 阴极弧蒸发 高功率脉冲磁控溅射 硬度 热稳定性 抗氧化性
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HiPIMS——高功率脉冲磁控溅射技术
8
《工具技术》 2011年第7期I0007-I0007,共1页
硬度、韧性和附着力是加工高硬度材料、高速和干式切削刀具PVD（物理气相沉积）涂层最重要的特征。随着被加工材料的发展和提高，特别是超硬及难加工材料、容易应力硬化的材料以及具有低热导性的材料，刀具涂层除了具有上述性能外，还... 硬度、韧性和附着力是加工高硬度材料、高速和干式切削刀具PVD（物理气相沉积）涂层最重要的特征。随着被加工材料的发展和提高，特别是超硬及难加工材料、容易应力硬化的材料以及具有低热导性的材料，刀具涂层除了具有上述性能外，还需有较高的热稳定性和氧化稳定性。为此， 展开更多
关键词 磁控溅射技术 高功率脉冲 高硬度材料 难加工材料 物理气相沉积 刀具涂层 氧化稳定性 切削刀具
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溅射电压对高功率脉冲磁控溅射Cu箔微观结构及性能的影响
9
作者 余康元 何玉丹 +1 位作者 杨波 罗江山 《真空》 CAS 2023年第3期1-4,共4页
采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)工艺制备出铜(Cu)箔,研究了溅射电压对Cu箔微观结构和性能的影响。结果表明:在溅射电压700~950V范围内,Cu箔均呈现出明显的(111)晶面择优取向,其晶粒尺寸在27.7~36.5nm之间,相对密度在96.1%~98.5%之间,... 采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)工艺制备出铜(Cu)箔,研究了溅射电压对Cu箔微观结构和性能的影响。结果表明:在溅射电压700~950V范围内,Cu箔均呈现出明显的(111)晶面择优取向,其晶粒尺寸在27.7~36.5nm之间,相对密度在96.1%~98.5%之间,明显优于普通直流磁控溅射制备的Cu箔;随着溅射电压的增大,Cu箔由韧性逐渐向脆性转变,其电阻率逐渐降低至2.38μΩ·cm,接近纯Cu的本体电阻率。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 Cu箔 微观织构 相对密度 电阻率
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高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)等离子体放电时空特性研究进展 被引量：11
10
作者 韩明月 李刘合 +2 位作者 李花 艾猛 罗阳 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期20-52,共33页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)放电凭借着高离化率优势,已经成为物理气相沉积(PVD)领域的核心技术。鉴于HiPIMS放电具有复杂的物理场配置和兆瓦级的峰值功率,其产生的不均匀等离子体严重影响着薄膜的性能。从HiPIMS放电等离子体的时间和... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)放电凭借着高离化率优势,已经成为物理气相沉积(PVD)领域的核心技术。鉴于HiPIMS放电具有复杂的物理场配置和兆瓦级的峰值功率,其产生的不均匀等离子体严重影响着薄膜的性能。从HiPIMS放电等离子体的时间和空间特性角度出发,结合放电靶电流、等离子体阻抗、离子饱和电流的特性,以及各种粒子在不同时刻和空间位点对应的相互作用和运动轨迹,综述了近年来国际上关于HiPIMS脉冲放电过程中等离子体参数的时空演变特性以及脉冲等离子体动力学行为,主要包含了等离子体物理量的时间演变规律,复杂物理场的空间分布行为,粒子密度、能量的扩散传输机制,靶材粒子离化程度的表征方法等,并全面地叙述了气体原子稀释效应、气体循环、双极扩散、等离子体波、旋转的spoke等不稳定传输特性。此外,依据等离子体时空特性,总结出HiPIMS放电沉积速率低的内因,介绍了提高沉积速率的方法和机理。最后,指出了目前关于HiPIMS时空特性研究方面存在的问题和发展方向。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 等离子体参数 靶电流 时间特性 空间特性
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靶电流对高功率脉冲磁控溅射WS_(2)-Ti固体润滑涂层微观组织及力学性能的影响研究
11
作者 孙含影 殷俊 +6 位作者 张平 应普友 吴建波 黄敏 林长红 杨涛 Vladimir Levchenko 《工具技术》 北大核心 2023年第10期44-48,共5页
过渡金属硫化物涂层的耐磨性能与其微观结构、力学性能有关,而其结构与溅射能量有关。高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)具有离化率高和沉积能量高的特性,其沉积能量受控于靶电流。采用HiPIMS技术,通过改变Ti靶电流制备了WS_(2)-Ti涂层,并利用... 过渡金属硫化物涂层的耐磨性能与其微观结构、力学性能有关,而其结构与溅射能量有关。高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)具有离化率高和沉积能量高的特性,其沉积能量受控于靶电流。采用HiPIMS技术,通过改变Ti靶电流制备了WS_(2)-Ti涂层,并利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪表征涂层的微观组织结构和力学性能。分析结果表明,采用HiPIMS制备WS_(2)-Ti涂层可以有效细化晶粒并抑制其柱状生长,所制备的涂层结构致密且以非晶态为主;随着靶电流的增加,可进一步细化WS_(2)-Ti涂层晶粒,提高其致密度;涂层硬度随靶电流的增大呈先上升再下降的趋势,而其约化弹性模量先下降再上升;相应塑性因子H/E_(r)和H_(3)/E_(r)^(2)先变大后变小,在靶电流为50A时达到最高。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 WS_(2)-Ti涂层 靶电流 微观结构 力学性能
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高功率脉冲增强磁控溅射技术（HIPIMS＋）
12
《现代制造》 2012年第23期17-17,共1页
HIPIMS＋技术在工业领域相对而言是一项新技术，可以为精密工具工业的水平提升提供很大帮助。
关键词 磁控溅射技术 高功率脉冲 工业领域 工具工业 新技术
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带有反向正脉冲的HiPIMS技术制备ta-C膜及性能研究
13
作者 何哲秋 冯利民 +2 位作者 李建中 石俊杰 高宣雯 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期96-103,共8页
目的提高切削刀具和耐磨零件的表面硬度和摩擦性能,延长工具的使用寿命。方法基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),在每个脉冲周期尾部施加反向正脉冲,控制ta-C沉积过程,通过电镜测试、拉曼测试、XPS测试、纳米压痕硬度测试、摩擦磨损... 目的提高切削刀具和耐磨零件的表面硬度和摩擦性能,延长工具的使用寿命。方法基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),在每个脉冲周期尾部施加反向正脉冲,控制ta-C沉积过程,通过电镜测试、拉曼测试、XPS测试、纳米压痕硬度测试、摩擦磨损实验分别分析脉冲频率、反向正脉冲能量对ta-C薄膜沉积速度、膜结构、硬度、结合强度、耐磨性能的影响。结果采用钨钢为基体进行实验,将频率从4000 Hz到1500 Hz依次降低,制备涂层。在频率为4000 Hz的处理条件下制备涂层时,ta-C膜层的厚度为479.2 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到59.53%,硬度为32.65 GPa,且得到的薄膜在12.7 N时失效,耐磨性较差,摩擦因数约为0.163。在频率为1500 Hz的处理条件下制备涂层时,涂层各项性能均有所提升,ta-C膜层的厚度为488.6 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到63.74%,硬度为40.485 GPa,且薄膜在14.9 N时失效,耐磨性较优,摩擦因数约为0.138。结论通过调节脉冲频率,可以有效提高ta-C薄膜的沉积效率,改善膜的结构和性能。随着沉积ta-C薄膜频率的降低,薄膜中sp^(3)的含量呈现增大趋势,摩擦因数也随之降低,有效改善了ta-C膜的耐磨性。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射技术 类金刚石膜 脉冲频率 结合力 硬度 耐磨性
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高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)过程特征的物理解析 被引量：1
14
作者 霍纯青 谢世杰 +2 位作者 宋润伟 季英希 陈强 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期330-346,共17页
高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新的物理气相沉积技术,得到学术界和工业界的广泛关注。HiPIMS中靶峰值能量密度高而平均能量密度低,从而避免了传统磁控溅射中靶过热所导致的靶材融化等问题。独特的放电特性使得HiPIMS具有高等离子... 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)作为一种新的物理气相沉积技术,得到学术界和工业界的广泛关注。HiPIMS中靶峰值能量密度高而平均能量密度低,从而避免了传统磁控溅射中靶过热所导致的靶材融化等问题。独特的放电特性使得HiPIMS具有高等离子体密度和电离率,为控制沉积粒子能量和输运模式提供了可能性,可以实现高质量薄膜的制备。本文综述了HiPIMS系统的电源特性(与脉冲发生相关)、放电参数(脉宽、放电电压、电流、频率等)和放电空间(分为阴极靶和鞘层区、电离区域、体等离子体区、以及阳极等离子体和衬底区)中所涉及放电特征的物理本质及其解析,这将有助于加强对HiPIMS技术物理机制的深入理解,推进该技术在实际工业中的应用。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射(hipims) 放电特性 等离子体参数 放电空间 物理机制
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高功率脉冲磁控溅射技术沉积硬质涂层研究进展 被引量：32
15
作者 王启民 张小波 +2 位作者 张世宏 王成勇 伍尚华 《广东工业大学学报》 CAS 2013年第4期1-13,133,共13页
高功率脉冲磁控溅射技术是最新发展起来并受到广泛关注的一种高离化率物理气相沉积技术，它利用较高的脉冲峰值功率（超出传统磁控溅射2～3个数量级）和较低的脉冲占空比（0．5％～10％）来实现高金属离化率（〉50％），在获得优异的膜... 高功率脉冲磁控溅射技术是最新发展起来并受到广泛关注的一种高离化率物理气相沉积技术，它利用较高的脉冲峰值功率（超出传统磁控溅射2～3个数量级）和较低的脉冲占空比（0．5％～10％）来实现高金属离化率（〉50％），在获得优异的膜基结合力、控制涂层微结构、降低涂层内应力、控制涂层相结构等方面都具有显著的技术优势．本文从高功率脉冲磁控溅射技术的原理出发，探讨了高功率脉冲溅射技术沉积涂层的特性和技术优势，介绍了10多年来高功率脉冲磁控溅射技术在刀具涂层界面优化、高性能硬质涂层沉积、复合高功率脉冲磁控溅射技术制备纳米多层/复合硬质涂层和氧化物涂层沉积、低温沉积等方面的研究进展． 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射技术 离化率 硬质涂层 反应溅射
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高功率脉冲磁控溅射技术的发展与研究 被引量：27
16
作者 吴忠振 朱宗涛 +3 位作者 巩春志 田修波 杨士勤 李希平 《真空》 CAS 北大核心 2009年第3期18-22,共5页
高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)作为一种溅射粒子离化率高、可以沉积致密、高性能薄膜的新技术已经在国外广泛研究,但在国内尚未见研究报道。本文介绍了近十年来HPPMS技术在电源、脉冲形式、放电行为和薄膜沉积等方面的研究进展。在HPPM... 高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)作为一种溅射粒子离化率高、可以沉积致密、高性能薄膜的新技术已经在国外广泛研究,但在国内尚未见研究报道。本文介绍了近十年来HPPMS技术在电源、脉冲形式、放电行为和薄膜沉积等方面的研究进展。在HPPMS过程中,粒子随脉冲开关通过电子冲击和电荷交换电离,并按照双极扩散理论向基体附近传输,离子能量分布随工作气压的不同而呈现不同的分布特征。这些放电特征有利于获得更宽的工艺范围和优异的膜层性能,最后介绍了我们实验室在HPPMS方面的研究工作。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 离化率 离子能量分布函数 薄膜性能
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复合高功率脉冲磁控溅射技术的研究进展 被引量：10
17
作者 李春伟 苗红涛 +1 位作者 徐淑艳 张群利 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期82-90,共9页
高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)是一门新兴的高离化率磁控溅射技术。概述了HIPIMS的技术优势,包括高膜层致密度和平滑度、高膜基界面结合强度以及复杂形状工件表面膜层厚度均匀性好等。同时归纳了HIPIMS存在的问题,包括沉积速率及低溅... 高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)是一门新兴的高离化率磁控溅射技术。概述了HIPIMS的技术优势,包括高膜层致密度和平滑度、高膜基界面结合强度以及复杂形状工件表面膜层厚度均匀性好等。同时归纳了HIPIMS存在的问题,包括沉积速率及低溅射率金属靶材离化率低等。在此基础上,重点综述了近年来复合HIPIMS技术的研究进展,其中复合其他物理气相沉积技术的HIPIMS,包括复合直流磁控溅射增强HIPIMS、复合射频磁控溅射增强HIPIMS、复合中频磁控溅射增强HIPIMS、复合等离子体源离子注入与沉积增强HIPIMS等;增加辅助设备或装置的HIPIMS,包括增加感应耦合等离子体装置增强HIPIMS、增加电子回旋共振装置增强HIPIMS,以及增加外部磁场增强HIPIMS等。针对各种形式的复合HIPIMS技术,分别从复合HIPIMS技术的放电行为、离子输运特性,及制备膜层的结构与性能等方面进行了归纳。最后展望了复合HIPIMS技术的发展方向。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 高离化率 物理气相沉积 辅助装置
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高功率脉冲磁控溅射技术的离子(粒子)特性及其对薄膜组织结构的影响 被引量：6
18
作者 吴保华 冷永祥 +2 位作者 黄楠 杨文茂 李雪源 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期245-255,共11页
作为电离物理气相沉积法(I-PVD)家族的新成员,高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS/HiPIMS)由于其较高的电子密度及金属离化率,自发现以来即受到了国内外专家的广泛关注。从高功率脉冲磁控溅射过程中金属离化率的角度出发,对高功率脉冲磁控溅... 作为电离物理气相沉积法(I-PVD)家族的新成员,高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS/HiPIMS)由于其较高的电子密度及金属离化率,自发现以来即受到了国内外专家的广泛关注。从高功率脉冲磁控溅射过程中金属离化率的角度出发,对高功率脉冲磁控溅射技术的离化机制、离化率定义进行了概述。在此基础上,重点综述了近些年来常用的离化率测量方法,包括等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、质谱仪法、多栅式石英微天平法、正电压沉积法等,并比较了各方法之间的优劣。进一步归纳了影响离化率的关键因素,如靶材功率、脉宽、频率、占空比、峰值电流等电学参数以及靶材种类、气体压力、磁场等非电参数。最后,针对离化率对薄膜性能的影响等方面的研究进展进行了综述,分别讨论了离化率对薄膜组织结构、斜入射沉积及均一性的影响,并概述了离化率对薄膜性能的不利影响。该文旨在为更好地调控并优化溅射过程中的离子特性提供借鉴,为制备性能优异的薄膜提供理论基础。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 离化率 薄膜性能 等离子体 组织结构
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高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能 被引量：5
19
作者 沈永青 张志强 +4 位作者 廖斌 吴先映 张旭 华青松 鲍曼雨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期203-213,共11页
掺氮类金刚石薄膜在生物应用中很有前景,研究其摩擦和腐蚀的协同作用有很大的实际意义.论文使用高功率脉冲磁控溅射(high-power impulse magnetron sputtering,HiPIMS)技术,在奥氏体不锈钢和单晶硅片上以Ar气和氮气为前驱气体,室温下制... 掺氮类金刚石薄膜在生物应用中很有前景,研究其摩擦和腐蚀的协同作用有很大的实际意义.论文使用高功率脉冲磁控溅射(high-power impulse magnetron sputtering,HiPIMS)技术,在奥氏体不锈钢和单晶硅片上以Ar气和氮气为前驱气体,室温下制备了致密的掺氮类金刚石薄膜.使用配备三电极电化学池的往复型摩擦磨损试验机,在Hank’s平衡盐溶液中研究了不同靶脉冲持续时间制备的薄膜的摩擦腐蚀性能,并在滑动之前、期间和之后监测了薄膜的开路电位(open circuit potential,OCP).电化学工作站用于表征摩擦前薄膜的电化学行为.结果表明:60μs制备的掺氮类金刚石薄膜展示了优异的耐磨蚀性能,其摩擦系数最低(0.05)且在摩擦阶段OCP显示了最高的稳定值(39 mV),这主要归功于其致密的结构和较大的表面能;而90μs下制备的薄膜由于可以形成交联结构的sp^3键含量明显下降,从而导致薄膜孔隙率增加,薄膜的抗腐蚀性下降,在磨蚀过程中由于电解液在孔隙的腐蚀使得薄膜/基体的界面结合强度减弱,在摩擦的综合作用下,薄膜脱落,发生失效. 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 掺氮类金刚石薄膜 磨蚀 腐蚀
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高功率调制脉冲磁控溅射沉积TiAlSiN纳米复合涂层结构调控与性能研究 被引量：11
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作者 吴志立 李玉阁 +1 位作者 吴彼 雷明凯 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1254-1260,共7页
采用高功率调制脉冲磁控溅射Al/（Al＋Ti）原子比（x）分别为0.25、0.5和0.67的TiAlSi合金靶,溅射功率1～4kW,氮气分压25%,工作气压0.3Pa,在Si（100）和AISI304奥氏体不锈钢基片上沉积了TiAlSiN纳米复合涂层。TiAlSiN涂层中氮含量保持在... 采用高功率调制脉冲磁控溅射Al/（Al＋Ti）原子比（x）分别为0.25、0.5和0.67的TiAlSi合金靶,溅射功率1～4kW,氮气分压25%,工作气压0.3Pa,在Si（100）和AISI304奥氏体不锈钢基片上沉积了TiAlSiN纳米复合涂层。TiAlSiN涂层中氮含量保持在52.0at%～56.7at%之间,均形成了nc-TiAlN/a-Si3N4/AlN纳米晶/非晶复合结构。随着原子比x增加,非晶含量增加,涂层硬度先升高而后降低。当x=0.5时,硬度最高可达28.7GPa。溅射功率升高可提高溅射等离子体中金属离化程度,促进涂层调幅分解的进行,形成了界面清晰的非晶包裹纳米晶结构,且晶粒尺寸基本保持不变。当x=0.67时,溅射功率由1kW上升到4kW时,硬度由16.4GPa升至21.3GPa。不同靶材成分和溅射功率条件下沉积的TiAlSiN涂层的磨损率为（0.13～6.25）×10^-5mm^3/（N·m）,具有优良的耐磨性能。当x=0.67,溅射功率2kW时,nc-TiAlN/a-Si3N4纳米复合涂层具有最优的耐磨性能。 展开更多
关键词 高功率调制脉冲磁控溅射 TiAlSiN纳米复合涂层 微结构 硬度 磨损
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