射頻反應(yīng)磁控濺射法制備Al-,2-O-,3-薄膜結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、氧化鋁(Al2O3)薄膜具有許多優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在機械、光學(xué)及微電子等高科技領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，一直受人們高度關(guān)注。尤其是Al2O3薄膜具有非常高的硬度(可達20～30GPa)和高溫穩(wěn)定性(α-Al2O3熔點為2015℃)，在機械領(lǐng)域作為保護涂層涂覆在器件上可提高壽命減少經(jīng)濟損失。目前，制備薄膜的方法很多，磁控濺射法具有高速、低溫的優(yōu)點得到越來越多的應(yīng)用。然而濺射工藝參數(shù)的選取以及沉積的薄膜結(jié)構(gòu)和性能是人們主要關(guān)注的課題。 本

2、文采用射頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)在Si(001)和不銹鋼襯底上制備出Al2O3薄膜，用XRD、AFM、XPS、和顯微硬度計等測試手段對沉積的薄膜進行了表征。結(jié)果表明，Al2O3薄膜沉積速率對射頻功率、濺射氣壓、靶基距、氧氣流量等濺射工藝參數(shù)有很大的依賴性并隨之規(guī)律性變化；室溫沉積的Al2O3薄膜是典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；薄膜中O：Al位于1.50附近，基本達到理想配比。隨著沉積溫度的不斷增加，Al2O3薄膜沉積速率無明顯變化；薄膜結(jié)構(gòu)在沉積溫度為5

3、00℃時開始向晶態(tài)γ-Al2O3轉(zhuǎn)化；Al2O3薄膜的粗糙度RRMs和Ra都不斷增加；薄膜的顯微硬度也不斷增加。 另外，對沉積在不銹鋼襯底上不同厚度的Al2O3薄膜進行了800℃/6h和1000℃/6h的退火處理，研究了膜層厚度和退火溫度對Al2O3薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和顯微硬度的影響。研究結(jié)果表明，膜層厚度對Al2O3薄膜的結(jié)構(gòu)基本沒有影響，但隨厚度的增加，薄膜的顯微測試硬度受襯底的影響減小。非晶Al2O3薄膜經(jīng)不同溫度退