氮气分压对多弧离子镀TiN镀层微观结构和性能的影响文献综述

 2021-10-06 13:58:17

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文献综述

1.引言

氮化钛（TiN）薄膜是目前工业研究和应用最为广泛的薄膜材料之一。氮化钛（TiN）薄膜具有熔点高、热稳定和抗蚀性好等优点，并有着较高的硬度和较低的电阻率，因而受到日益广泛的关注[1,20]。薄膜的性能与研究依赖于薄膜的制备，高质量的薄膜有利于薄膜性能的研究和器件应用的发展。我们将要研究在其他工艺参数稳定的情况下，不同的氮气（N2）分压对多弧离子镀技术制备的TiN薄膜的微观结构和性能有哪些影响。

2.多弧离子镀技术制备TiN薄膜及其应用

2.1多弧离子镀技术的原理

图1多弧离子镀工艺原理

1阴极弧源（靶材）；2，3进气口；4真空系统；5基底；6偏压电源

多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，蒸发物是从阴极弧光辉点放出的阴极物质的离子。这种装置不需要熔池，其原理如图1所示，图中被蒸发的钛靶接阴极，真空室为阳极，当通有几十安培的触发电极与阴极靶突然脱离时，就会引起电弧，在阴极表面产生强烈发光的阴极辉点，辉点直径在100μm以下，辉点内的电流密度可达103-107A/cm2于是在这一区域内的材料就瞬时蒸发并电离。阴极辉点在阴极表面上，以每秒几十米的速度做无规则运动，使整个靶面均匀的被消耗，外加磁场用来控制辉点的运动，为了维持真空电弧，一般要求电压为-10～-40V[1,11,12]。

多弧离子镀的原理是基于冷阴极真空弧光放电理论提出的，该理论认为，放电过程的电量迁移是借助于场电子发射和正离子电流这两种机制同时存在且相互制约而实现的。在放电过程中，阴极材料大量蒸发，这些蒸汽分子产生的正离子，在阴极表面附近很短的距离内产生极强的电场，在这样强的电场作用下，电子以产生场电子发射而溢出到真空中[17]。

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