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专利号: 2019108119219
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,即双频脉冲磁控溅射技术,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,将等待镀膜的样品分别浸泡在丙酮和酒精溶液中超声波清洗10~20min后,拿出用纯N2气吹干,放置于真空腔内样品工件架上,通过真空泵将真空腔内气压抽至1×10-

3Pa以下,通入氩气并将真空度保持在0.1~1.0Pa之间;

步骤2,开启高频振荡脉冲型靶电源和脉冲负偏压基体电源对样品表面进行离子轰击清洗,控制参数为:靶电压为-300~-400V,靶电压振荡频率10~100kHz,电压振荡幅度50V,脉冲占空比2.5~100%,脉冲放电开断频率10~100Hz;基体脉冲电源的负偏压为-400~-

600V,占空比60~80%,频率10~150Hz,离子清洗时间20~40min,样品工件架转速1~5r/min;

步骤3,通入反应性气体,真空腔内真空度达到0.4~1.2Pa,接通可调节电感将脉冲靶电压调整至-400~-800V,靶电压振荡频率10~100kHz,脉冲放电开断频率调节至10~

100Hz,脉冲占空比2.5~80%,脉冲峰值靶电流为10~150A;基体脉冲电源的负偏压调整为-50~-120V,占空比60~80%,频率40~100Hz,薄膜沉积时间20~180min;

步骤4,薄膜沉积完成后,关闭高频振荡脉冲电源、脉冲负偏压基体电源、反应气体阀门和工件架旋转机构,待真空腔内温度降至室温后将镀膜样品取出。

2.如权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,所述的高频振荡脉冲电源,其中,利用三相全波整流、超快速IGBT模块和高频变压器升压的主电路拓补结构使电源的输出特性达到:脉冲阶段最大输出功率8kW,输出电压峰值-1200V、带载0~-

1000V,脉冲输出平均电流0.1~8.0A、最大脉冲峰值电流可达200A,靶电压振荡频率10~

100kHz,电压振荡幅度50V,脉冲放电开断频率10~100Hz,脉冲占空比为2.5~100%、电源电压和电流精度≤1%,将构建的高频振荡脉冲型电源的阴极端加载于直径为Φ170mm的圆形阴极靶材上,阳极端加载于尺寸为Φ450mm×H400mm的圆柱体真空腔体上,四个阴极靶材安装于真空腔体侧表面上尺寸为Φ225mm的圆形304不锈钢框体,框体距离阴极靶外沿5mm,相互成90°均匀分布,表面粗糙度小于0.8μm。

3.如权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,步骤3所述的真空腔,根据需要通过温控系统对真空腔内的温度进行调节,以控制基体表面薄膜的沉积温度,便于对薄膜的生长方式、组织结构和残余应力进行调控。

4.如权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,所述的步骤3,可根据需要在沉积化合物薄膜前优先沉积一层厚度100~300nm的纯金属打底层作为过渡层,以提高薄膜与基体之间的结合力。

5.根据权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,步骤3通入的反应性气体主要为Ar。

6.根据权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,步骤3通入的反应性气体还包括N2、O2、CH4或C2H2。

7.如权利要求1所述的一种高频振荡脉冲磁控溅射方法,其特征在于,步骤4的冷却和取出采用以下任意一种方式:完成镀膜的样品在真空腔内冷却至50℃以下后取出,随后在大气环境中冷却至室温;或者完成镀膜的样品在真空腔内直接冷却至室温后取出。