Efecto de sesgo negativo en la estructura y la tasa de deposición de películas de lata de la galjanoplastia del Ion del multi-arco

- Jun 22, 2018-


Cuando uso equipo de capa del ion del multi-arco a depósito de película delgada de estaño en la superficie de acero pulido de alta velocidad, con otros parámetros sin cambiar nada, se investigó la influencia de la tensión de polarización en la tasa de deposición de película delgada. Los resultados experimentales mostraron que con el aumento de la tendencia negativa, la tasa de deposición aumenta continuamente, pero después el sesgo negativo llegando a un cierto valor, la velocidad de deposición disminuye con el aumento de la tensión diagonal.

 

Debido a su alta dureza, bajo coeficiente de fricción, buena inercia química, color único y buen biocompatibility, películas de lata son ampliamente utilizadas en la mecánica, plásticos, textiles, industria médica, microelectrónica y otras industrias. Se ha convertido en uno de los materiales de película delgada más ampliamente utilizado en investigación industrial y la aplicación ahora. Hay muchos métodos para la preparación de películas de lata, entre que ion del multi-arco galjanoplastia es una de las tecnologías más utilizadas en la industria de hoy. Esta tecnología se originó en los años 60 y se ha desarrollado rápidamente desde entonces. La película delgada ion-depositado multi-arco tiene muchas ventajas tales como adherencia base fuerte película, alta densidad de la capa de la película, amplia gama de materiales que puede ser plateado, buena capa alrededor y deposición bajo temperatura. Sin embargo, hay muchos factores que afectan la calidad de la película durante el proceso de recubrimiento. Estudios nacionales e internacionales han demostrado que los parámetros principales que afectan a la galjanoplastia del ion del multi-arco son objetivo de cátodo actual, presión de gas de reacción, sesgo negativo sustrato, presión parcial de nitrógeno y temperatura de deposición del substrato.

 

En este trabajo, se estudia principalmente la influencia de sesgo negativo en la tasa de deposición. Cuando el sustrato está sesgado negativamente, los iones en el plasma se acelerará por el campo eléctrico sesgo negativo al sustrato. Al llegar a la superficie del sustrato, los iones bombardean el sustrato y transfieren la energía del campo eléctrico al sustrato, que causando la temperatura del sustrato a subir. Por lo tanto, el voltaje bias negativo de sustrato tiene gran influencia sobre la tasa de deposición, la tensión interna residual, fuerza de la película y el sustrato, las propiedades friccionales de la membrana de base en proceso de la capa de enlace. Cambiar la tendencia negativa del sustrato puede ajustar la energía de los iones depositados y la temperatura de la superficie del sustrato para el control de la calidad del recubrimiento. La influencia de sesgo negativo en la estructura y propiedades de la lata de la galjanoplastia del ion del multi-arco ha sido estudiados y divulgado. Sin embargo, el efecto de sesgo negativo en la tasa de deposición de películas delgadas se divulga raramente. Este artículo pretende estudiar la influencia de sesgo negativo en la tasa de deposición de la película.

 

1. experimental método

 

Acero pulido de alta velocidad se utiliza como material de base. La muestra mediante ultrasonidos se lavó con etanol absoluto durante 20 min, y luego la superficie del sustrato fue limpiada con acetona y etanol absoluto, luego secado y puso repetidamente en el marco de la base del sistema de capa del ion del multi-arco, la distancia entre blanco y el substrato es de 250 mm. Cuando la cámara de vacío se bombeó a una aspiradora de fondo de 2.6 × 10 −3 Pa, fue cargado con gas argón a 5 Pa ~ 10 Pa y un voltaje de bias negativo de 500 V se aplicó a la pieza de trabajo. Después de mantener durante 2 min a 3 min, la tensión se elevó a 900 gas argón V. formas un resplandor de plasma de lavanda debajo de descarga de bajo voltaje y bajo la acción de un campo eléctrico, los iones de argón bombardean la pieza de trabajo. Después del lavado de la luz, el gas argón se reduce a cerca de 2 Pa, un voltaje bias negativo de 900 V se aplica a la pieza de trabajo y la meta de Ti se enciende, entonces el sustrato es bombardeado con iones metálicos de gran energía. Después de la limpieza, los voltajes de polarización negativa se ajustaron a 0 V, -50 V -100 V, -150 V, -V 200 y -250 V respectivamente. Y se depositaron películas de lata. Durante el proceso de recubrimiento, la tensión de arco U = 20 V, el arco de corriente I = 65 A y el tiempo de deposición fue 30 minutos difracción de rayos x se utilizó para analizar la estructura de la fase de la película. La microestructura de la capa se analizó mediante microscopía electrónica de barrido. Espesor de la película se midió con un analizador de XP-2. La tasa de deposición entonces se calculó con base en el tiempo medido de grueso y deposición.

 

2. resultados y análisis

 

2.1. la estructura de la fase de la película bajo diferentes sesgos

 

Figure.1 muestra el patrón de difracción de rayos x de la película. El análisis muestra que la composición de la fase de la película es fase de lata. Cuando no se aplicación prejuicios, picos de difracción correspondientes a TiN(200) y se observan aviones de cristal (220) y (111) pico de difracción es casi nula. El pico más fuerte en esta línea es de la base Fe(111), que indica que el espesor de la película es pequeño y los rayos x han penetrado en el sustrato. Con el aumento de la tensión diagonal, la orientación cristalina (111) comienza a aparecer, y (200) prefirió la orientación se debilita relativamente. Cuando el voltaje de polarización llega a 200 V, la película lata muestra una fuerte preferencia (111). Observamos que el pico de Fe(111) poco a poco se debilita como el aumento de la tensión diagonal, que indica que el espesor de la película poco a poco se hace más grande.


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Figura 1 patrón de difracción de DRX de estaño películas obtenidas bajo diferentes tensiones diagonales

 

2.2. morfología superficial de la capa


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Figura 2 morfología superficial de la capa de estaño

 

En la capa de la galjanoplastia del ion del multi-arco, hay partículas dispersas en la superficie. Generalmente se cree que el objetivo es fundido en pequeñas gotas debajo de la alta temperatura del arco local expulsado y luego se adhirieron a la superficie de la capa en forma de partículas sólidas. La dureza de estos dominios es más baja que el de la película de estaño. Estas manchas son perjudiciales para el rendimiento de la herramienta cubierta y también reducir la superficie de la herramienta. Pueden ser observado por microscopía electrónica de barrido que las partículas de superficie de recubrimiento de estaño están generalmente en el rango de 1 μm a 2 μm, y el número de partículas hasta 5 micras es pequeño.