CrN薄膜的制備專(zhuān)題培訓(xùn)課件

CrN薄膜的制備

CrN薄膜因其高硬度、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低以及抗高溫氧化性等優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)模具、刀具等的耐磨改性層，很大程度上提高其使用壽命和切削速率，是目前工業(yè)研究和應(yīng)用最為廣泛的薄膜之一。田俊紅.磁控濺射制備

CrNx薄膜及其結(jié)構(gòu)和性能研究.真空與低溫.2007,13(3),159~162圖1-1CrN薄膜的主要應(yīng)用CrN薄膜應(yīng)用背景

薄膜的生長(zhǎng)有三種基本類(lèi)型，分別為：核生長(zhǎng)型、單層生長(zhǎng)型、單層上再長(zhǎng)核型。薄膜以哪一種形式生長(zhǎng)，由薄膜物質(zhì)凝聚力的大小、薄膜與基片吸附力的大小、基片溫度等因素決定，薄膜生長(zhǎng)的3種類(lèi)型分別如圖1-2（a）、（b）、（c）所示。圖1-2薄膜生長(zhǎng)類(lèi)型胡傳炘主編.表面處理手冊(cè).北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2004，3：27-28薄膜生長(zhǎng)類(lèi)型

CrN薄膜的制備一般都采用物理氣相沉積(PVD)的方法，主要包括如下幾種:空心陰極法，離子束增強(qiáng)沉積技術(shù)、多弧離子鍍、反應(yīng)離子鍍和磁控濺射等。

磁控濺射是一種高濺射速率、低基片加熱溫度的濺射技術(shù)，稱(chēng)為高速低溫濺射技術(shù)，它是工業(yè)應(yīng)用實(shí)際中最有成效和最有發(fā)展前景的濺射工藝，是最重要的薄膜工業(yè)生產(chǎn)手段。磁控濺射制備薄膜的優(yōu)勢(shì)：(1)有利于制備高純度的化合物薄膜；(2)可以通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜的組成來(lái)調(diào)控薄膜性能。(3)對(duì)基板材料的限制較少。(4)磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜。

茅昕輝,陳國(guó)平,蔡炳初.反應(yīng)磁控濺射的發(fā)展.真空.2001,(4):1～7磁控濺射磁控濺射原理及直流磁控設(shè)備實(shí)物圖見(jiàn)圖１－３姜銀方，朱元右，戈曉嵐.現(xiàn)代表面工程技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，11：164-165圖1-3（a）原理圖圖1-3（b）設(shè)備實(shí)物圖目前普遍使用的磁控濺射鍍膜機(jī)主要由真空室、排氣系統(tǒng)、磁控濺射源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。其中磁控濺射源有多種結(jié)構(gòu)形式，按結(jié)構(gòu)分，磁控濺射源主要有實(shí)心柱狀、空心柱狀磁控靶、S槍、平面磁控濺射靶四種，見(jiàn)圖１－４。(a)實(shí)心柱狀(b)平面磁控濺射靶(c)空心柱狀磁控靶(d)S槍圖1-4磁控濺射源姜銀方，朱元右，戈曉嵐.現(xiàn)代表面工程技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，11：164-165實(shí)驗(yàn)預(yù)處理清洗襯底裝樣品抽真空通入工作氣體Ar和N2沉積CrN薄膜取樣關(guān)機(jī)制備流程圖

1-5為不同

Ar/N2流量比下制備的

CrN薄膜表面形貌。圖

1-5不同

Ar/N2流量比下制備的

CrN薄膜表面形貌(a)Ar/N2流量比=10:2，(b)Ar/N2流量比=10:4(c)Ar/N2流量比=10:6，(d)Ar/N2流量比=10:8王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文，2010圖1-6為不銹鋼基體上在不同Ar/N2流量比條件下所制備CrN薄膜的硬度和彈性模量的變化情況。圖1-6不同Ar/N2流量比下薄膜硬度和彈性模量王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文，2010王澤明.高功率脈沖磁控濺射注入與沉積技術(shù)研究及CrN薄膜制備,碩士論文，20