HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控

IMECH-IR > 宽域飞行工程科学与应用中心

	HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控
	高方圆; 许亿 ; 李国栋 ; 李光 ; 夏原
发表期刊	中国表面工程
	2022-07-15
页码	8
ISSN	1007-9289
摘要	晶态氧化铝薄膜与非晶态相比，具有更加优良的力学性能和宽波段光学透过性能。基于等离子体发射光谱（OES）反馈控制方法（PEM），引入高能脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术，实现了室温条件下晶态γ-Al_(2)O_(3)薄膜的快速制备。采用高压探针、电流探针传感器和数字示波器监测HiPIMS的放电特性，采用等离子体发射监测器进行时间平均的OES研究，采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了薄膜的晶相结构、晶粒尺寸及断面形貌，采用纳米压痕仪测试了薄膜的纳米硬度和模量。结果表明，HiPIMS条件下的成膜环境出现了大量的离子态，主要包括AlⅡ、ArⅡ甚至高价态粒子OⅣ参与反应。随着溅射电压由650 V增加至800 V，晶粒逐渐细化，由18 nm减小到8 nm，同时沉积速率从27 nm/min增加到55 nm/min。基体偏压对薄膜的沉积速率，微结构以及力学性能等方面均有显著的影响。随着基体偏压的增加，γ-Al_(2)O_(3)的择优取向由(422)转变为(311)，薄膜在偏压Us= -100 V条件下获得了最高硬度19.3 GPa。通过对成膜粒子能量的设计与调控，进一步优化了薄膜的结构和性能，为功能薄膜氧化铝的大规模产业化奠定了良好的应用基础。
关键词	HiPIMS 氧化铝薄膜室温晶化诱导能量调控
收录类别	EI ; CSCD
语种	中文
项目资助者	国家自然科学基金资助项目(51701229&51871230)
CSCD记录号	CSCD:7428064
力学所作者排名	1
引用统计
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90123
专题	宽域飞行工程科学与应用中心
作者单位	1.中国科学院力学研究所 2.中国科学院大学材料科学与光电工程中心
推荐引用方式 GB/T 7714	高方圆,许亿,李国栋,等. HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控[J]. 中国表面工程,2022:8.
APA	高方圆,许亿,李国栋,李光,&夏原.(2022).HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控.中国表面工程,8.
MLA	高方圆,et al."HiPIMS室温溅射晶态氧化铝薄膜的粒子能量调控".中国表面工程 (2022):8.

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