不同氩气气压下钒靶HIPIMS放电特性的演变-表面技术.PDFVIP

第45 卷 第 8 期 表面技术 2016 年08 月 SURFACE TECHNOLOGY ·103 · 不同氩气气压下钒靶 HIPIMS 放电特性的演变 1,2,3 2 2 4 李春伟 ，田修波 ，巩春志 ，许建平 （1.东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040；2.哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点 实验室，哈尔滨 150001；3.东北林业大学 林业工程博士后流动站，哈尔滨 150040；4.黑龙江工 程学院 材料与化学工程系，哈尔滨 150050） 摘 要：目的 以V 靶为例，研究高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS ）放电时不同工作气压下靶脉冲电流 及等离子体发射光谱的表现形式和演变规律，为HIPIMS 技术的进一步广泛应用提供理论依据。方法 利 用数字示波器采集 HIPIMS 脉冲放电电流波形，并利用发射光谱仪记录不同放电状态下的光谱谱线， 分析不同气压下V 靶HIPIMS 放电特性的演变规律。同时，利用HIPIMS 技术成功制备了V 膜，并利 用扫描电子显微镜观察了V 膜的截面形貌。结果 不同氩气气压下，随着靶脉冲电压的增加，靶电流峰 值、靶电流平台值及靶电流平均值均单调增加，而且增加的速度越来越快，但靶电流峰值的增加速度 0 + 0 + 明显高于平台值，这是由于脉冲峰值电流由气体放电决定所致。不同气压下，Ar 、Ar 、V 和V 四种 谱线峰的光谱强度均随靶电压的增加而增加，相同靶电压时，其光谱强度随着气压的增加而增加。当 气压为0.9 Pa、靶电压为610 V 时，Ar 和V 的离化率分别为78%和35%。此外，利用HIPIMS 技术制 备的V 膜光滑、致密，无柱状晶生长形貌特征。结论 较高的工作气压和靶脉冲电压有利于获得较高的 系统粒子离化率，但HIPIMS 放电存在不稳定性。合适的工作气压是获得优质膜层的关键。 关键词：高功率脉冲磁控溅射；氩气气压；V 靶；放电靶电流；放电光谱特性；V 薄膜 中图分类号：TG174.444 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2016)08-0103-07 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.018 Evolution of Discharge Characteristics of High Power Impulse Magnetron Sputtering Vanadium Target under Various Argon Pressures 1,2,3 2 2 4 LI Chun-wei , TIAN Xiu-bo , GONG Chun-zhi , XU Jian-ping (1.College of Engineering and Technology, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China; 2.State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China; 3.Post-doctoral Mobile Research Station of Forestry Engineering, Northeast For