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本文通过改变靶基距及样品与靶面偏转角等实验参数,采用直流磁控溅射离子镀技术在三种(1#:角α=60°,2#:角α=90°,3#:凹角α=60°)样品表面制备纯Cr镀层,研究衬底环境的不同对角两侧(A、B面)膜厚均匀性及组织结构的影响。采用Ansys软件模拟在相同的电学环境中1#-3#样品表面的场强分布;X射线衍射仪(XRD)对镀层组织结构及晶体择优生长取向进行分析;扫描电子显微镜(SEM)观察镀层截面形貌及测量其厚度;四探针方阻仪测量镀层方阻。 研究结果表明: 随着靶基距由120mm增加至180mm,样品偏转角由0°增加至90°的过程中,1#-3#样品A、B面膜厚均呈递减趋势,其中与靶面保持垂直关系的平面(2#A、3#B)膜厚未呈现此趋势,且1#-3#样品A、B面膜厚均由靶基距为120mm至180mm呈递减趋势,但膜厚均匀性有所提高,这是由于随着靶基距的增大镀料粒子浓度变小所导致的。 在靶基距为120mm,样品偏转角为0°的溅射环境下,1#样品A、B面薄膜沿Cr(110)面择优生长,2#、3#样品A、B面薄膜的择优生长方向均为Cr(110)和Cr(200),此现象揭示出,镀层的择优生长取向同衬底与靶面的相对位置存在一定关系。由镀层截面SEM图可知,样品正对靶材时,薄膜均呈纤维结构生长,且纤维组织的方向同粒子直线入射方向基本一致,其中与靶面保持垂直关系的平面(2#A、3#B)由于镀料粒子倾斜入射产生的微弱沉积作用,镀层形貌未呈现明显的纤维结构且与衬底之间没有保持明显的角度。与此同时,3#样品由于形状对镀层沉积产生的遮挡,A、B面薄膜组织致密性较差且镀层表面较为粗糙。伴随着角度的偏转,不同平面内Cr膜的微观形貌及电阻率都发生了改变。 另外,由场强模拟结果可知,1#-3#样品尖角处电场强度略高于其他部位,角两侧膜厚均匀性同由其形状产生的Cr+定向沉积的“尖角效应”存在对应关系,即1#-3#样品尖角处薄膜厚度略高于其他部位,且随着靶基距的增大,“尖角效应”有变弱的趋势。