高功率脉冲磁控溅射制备的TiN薄膜应力释放及其结合稳定性研究

论文摘要

目的探究高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）制备的氮化钛（Ti N）薄膜在自然时效过程中,应力、薄膜/基体结合性能随时间的变化规律。方法采用高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）技术,通过调控基体偏压（-50、-150 V）,制备出具有不同残余压应力（3.18、7.46 GPa）的Ti N薄膜,并采用基片曲率法、X射线衍射法、划痕法和超显微硬度计评价了薄膜的应力、薄膜/基体结合性能、硬度随时间的变化规律。结果在沉积完成后1 h内,-50 V和-150 V基体偏压下制备的Ti N薄膜压应力分别在3.12～3.39 GPa和7.40～7.55 GPa范围内波动,薄膜压应力没有发生明显变化;沉积完成后1～7天,平均每天分别下降28.57 MPa和35.71 MPa;7～30天,平均每天分别下降2.08 MPa和2.50 MPa;30～60天内,平均每天分别下降1.67 MPa和7.00 MPa。其压应力连续下降,且均表现出前期下降速率快,后期下降逐渐放缓的趋势。自然放置60天后,应力基本释放完毕,薄膜性质基本保持稳定。同时,薄膜/基体结合性能随时间逐渐变差,薄膜硬度下降。结论 HPPMS制备的Ti N薄膜在自然时效过程中,其残余应力会随时间增加,连续下降,进而影响薄膜的力学性能。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 唐鑫,马东林,陈畅子,冷永祥,黄楠

关键词: 高功率磁控溅射,氮化钛薄膜,薄膜应力,膜基结合力,自然时效

来源: 表面技术 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 西南交通大学材料科学与工程学院,荆楚理工学院

基金: 国家自然科学基金(31570958,U1330113)~~

分类号: TG174.4

DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.028

页码: 245-251

总页数: 7

文件大小: 2482K

下载量: 180

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