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212306-氮氩流量比与基底温度对射频溅射 TiN 薄膜性能的影响

2021-12-20 340 4.35M

作者:李学瑞,曹振,于公奇,张海平,李文博,李炯利,王旭东


单位:中国航发北京航空材料研究院;北京石墨烯技术研究院有限公司


摘要:采用射频磁控溅射技术,以纯钛为靶材,氮气为反应气体,通过改变氮氩流量比与基底温度在 304 不锈钢及玻璃表面制备了不同的 TiN 薄膜。利用能谱仪、扫描电镜、台阶仪、四探针仪、划痕仪和纳米压痕仪对制备的所制薄膜的氮钛原子比、表面形貌、沉积速率、方块电阻、膜基结合力和纳米硬度进行表征。结果表明:随着氮氩流量比的增大,TiN 的形貌先由四面锥体凸起结构逐渐过渡至柱状晶体堆积结构,然后转变为稀疏的液滴状颗粒结构,直至平整光滑,致密均匀。在氮气和氩气的流量分别为 5.0 mL/min 和 50.0 mL/min 的条件下,基底温度 25 ~ 400 °C 范围内制备的 TiN 薄膜的结合力介于 135.4 mN 与 210.2 mN 之间。当基底温度为 300 ℃时,薄膜的沉积速率最大,颜色最接近金黄色,氮钛原子比最接近 1,结合力和纳米硬度也都最大。随着基底温度的升高,氮钛原子比逐渐降低,方块电阻不断下降,400 ℃时达到最小的 9.87 Ω。













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