Efè negatif negatif sou estrikti a ak pousantaj depo nan Multi-Arc Ion Plating TiN Films

Lè w ap itilize ekipman milti-arc kouch ion pou depoze TiN mens fim sou sifas poli wo vitès asye, ak lòt paramèt chanje, enfliyans nan vòltaj la patipri sou pousantaj la depo nan fim nan mens te envestige. Rezilta yo eksperimantal te montre ke ak ogmantasyon nan patipri negatif la, to a depo ogmante kontinyèlman, men apre patipri negatif la rive nan yon valè sèten, to a depo diminye ak ogmantasyon nan vòltaj la patipri.

Akòz dite segondè li yo, koyefisyan friksyon ki ba, inertness bon chimik, inik koulè ak bon biocompatibility, TiN fim yo lajman ki itilize nan mekanik, plastik, tekstil, endistri medikal, mikwo-elektwonik ak lòt endistri. Li te vin tounen youn nan materyèl fim ki pi lajman itilize nan rechèch endistriyèl ak aplikasyon kounye a. Gen anpil metòd pou prepare TiN fim, nan mitan ki milti-arc ion plating se youn nan teknoloji ki pi lajman itilize nan endistri a jodi a. Teknoloji sa a soti nan 60s e li te rapidman devlope depi lè sa a. Milti-arc ion-depoze fim mens la gen anpil avantaj tankou adezyon baz fim fò, segondè dansite kouch fim, lajè ran de materyèl ki ka plake, bon kouch ozalantou, ak tanperati depo ki ba. Sepandan, gen anpil faktè ki afekte bon jan kalite fim nan pandan pwosesis la kouch. Syans domestik ak entènasyonal yo te montre ke paramèt pwensipal prensipal ki afekte milti-arc ion plating yo se aktyèl aktyèl la katod, reyaksyon gaz reyaksyon, substrate negatif patipri, presyon azòt an pati, ak tanperati depo substrate.

Nan papye sa a, nou sitou etidye enfliyans negatif negatif sou pousantaj depo. Lè substra a negatif deziye, iyon nan plasma a pral akselere pa negatif patipri elektrik jaden an substra a. Lè rive nan sifas la nan substra a, iyon yo bonbard substrate la ak transfere enèji a jwenn nan jaden elektrik nan substra a, ki sa ki lakòz tanperati a nan substra a ap monte. Se poutèt sa, substra negatif la vibration gen gwo enfliyans sou pousantaj depo, entèn estrès rezidyèl, obligatwa fòs nan fim nan ak substra a, pwopriyete yo friksyon nan manbràn nan / baz nan pwosesis kouch. Chanje patipri negatif nan substra a ka ajiste enèji de iyon yo depoze ak tanperati a nan sifas la substra kontwole bon jan kalite a kouch. Gen enfliyans nan patipri negatif sou estrikti a ak pwopriyete ti milti-arc tibon ion TiT te etidye epi rapòte. Sepandan, efè a nan negatif negatif sou pousantaj la depozisyon nan fim mens se raman rapòte. Atik sa a gen entansyon etid enfliyans nan negatif negatif sou pousantaj la depo fim.

1. Metòd eksperimantal

Se poli wo-vitès asye itilize kòm materyèl la baz. Echantiyon an te ultrason lave ak etanòl absoli pou 20 min, ak Lè sa a, sifas la nan substrate la te siye ak absoli etanòl ak solisyon asetòn, Lè sa a, cheche, ak repete mete l 'sou ankadreman baz la nan sistèm lan kouch milti-arc ion, distans la ant sib ak substra se 250 mm. Lè yo te vapè chanm nan yon vakyòm background nan 2.6 × 10 -3 PA, yo te chaje agon gaz 5 Pa ~ 10 Pa, epi yon vòltaj negatif negatif 500 V te aplike nan materyo-a. Apre yo te kenbe pou 2 min a 3 min, vòltaj la te leve soti vivan nan 900 V. Argon gaz fòme yon lumineuz plasma lavand anba ekoulman ba-vòltaj, ak anba aksyon an nan yon jaden elektrik, iyon aron bonbardye travay la. Apre lave a lumineux, gaz la argon redwi apeprè 2 Pa, se yon vòltaj negatif negatif 900 V ki aplike nan materyo a, epi Ti sib la se deklanche, Lè sa a, substra a se bonbard ak iyon enèji-wo enèji. Apre w fin netwaye, tèspas negatif yo te ajiste a 0 V, -50 V, -100 V, -150 V, -200 V, ak -250 V respektivman. Ak TiN fim yo te depoze. Pandan pwosesis la kouch, vòltaj nan arbè U = 20 V, aktyèl la arc I = 65 A, ak tan an depozisyon te 30 min. X-ray diffraction te itilize pou analize faz estrikti fim lan. Te mikrostruktur la nan kouch la analize pa optik mikroskopi elèktron. Te film epesè mezire lè l sèvi avèk yon pwofil XP-2. Te pousantaj nan depo Lè sa a, kalkile ki baze sou epesè a mezire ak tan depo.

2. Rezilta ak analiz

2.1. Estrikti faz nan fim nan anba prejije diferan

Figi1 montre modèl diffraction X-ray nan fim nan. Analiz la montre ke faz konpozisyon fim lan se faz TiN. Lè pa gen okenn patipri aplike, tèt diffraction ki koresponn ak TiN (200) ak (220) avyon kristal ka obsève, men (111) pik diferans se prèske zewo. Pik ki pi fò nan liy sa a se soti nan baz Fe (111), ki endike ke epesè fim la se ti ak radyografi yo X penetrasyon substra a. Avèk ogmantasyon an nan vòltaj la patipri, oryantasyon an kristal (111) kòmanse kòmanse parèt, epi (200) preferans oryantasyon an relativman febli. Lè vòltaj la patipri rive nan 200 V, fim nan TiN montre yon fò (111) preferans. Nou sonje ke Fe a (111) pik piti piti febli jan ogmantasyon vòltaj la ogmante, ki endike ke epesè fim la piti piti vin pi gwo.

Figi 1 modèl diffraction XRD nan tiN fim yo jwenn anba tansyon patipri diferan

2.2. Kouch andigman mor

Figi 2 Materyèl andigman nan TiN kouch

Nan milti-arc plak la kouch ion, gen dispèse patikil sou sifas la. Li jeneralman kwè ke sib la fonn nan gout ti anba tanperati a wo nan arc lokal la ak ekoulman, ak Lè sa a, adhered nan sifas la kouch nan fòm lan nan patikil solid. Dite nan domèn sa yo se pi ba pase sa yo ki nan fim nan TiN. Sa yo tach mou yo se prejidis sou pèfòmans nan zouti ki kouvwi ak diminye tou sifas la fini nan zouti la. Li ka obsève pa optik mikroskopi elèktron ki patikil yo sifas TiN kouch yo jeneralman nan seri a nan 1 μm a 2 μm, ak kantite patikil jiska 5 μm se ti.