高功率脉冲磁控溅射制备的TiN薄膜 应力释放及其结合稳定性研究

• 作者: 冷永祥 唐鑫 陈畅子 马东林 黄楠
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 高功率磁控溅射 氮化钛薄膜 薄膜应力 膜基结合力 自然时效
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 245-251
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 3590字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.028

摘要

目的 探究高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)制备的氮化钛(TiN)薄膜在自然时效过程中,应力、薄膜/基体结合性能随时间的变化规律.方法 采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,通过调控基体偏压(–50、–150 V),制备出具有不同残余压应力(3.18、7.46 GPa)的TiN薄膜,并采用基片曲率法、X射线衍射法、划痕法和超显微硬度计评价了薄膜的应力、薄膜/基体结合性能、硬度随时间的变化规律.结果 在沉积完成后1 h内,–50 V和–150 V基体偏压下制备的TiN薄膜压应力分别在3.12～3.39 GPa和7.40～7.55 GPa范围内波动,薄膜压应力没有发生明显变化;沉积完成后1～7天,平均每天分别下降28.57 MPa和35.71 MPa;7～30天,平均每天分别下降2.08 MPa和2.50 MPa;30～60天内,平均每天分别下降1.67 MPa和7.00 MPa.其压应力连续下降,且均表现出前期下降速率快,后期下降逐渐放缓的趋势.自然放置60天后,应力基本释放完毕,薄膜性质基本保持稳定.同时,薄膜/基体结合性能随时间逐渐变差,薄膜硬度下降.结论 HPPMS制备的TiN薄膜在自然时效过程中,其残余应力会随时间增加,连续下降,进而影响薄膜的力学性能.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄楠	西南交通大学材料科学与工程学院	160	1147	19.0	27.0
2	冷永祥	西南交通大学材料科学与工程学院	54	492	13.0	20.0
3	陈畅子		14	36	4.0	5.0
4	唐鑫	西南交通大学材料科学与工程学院	2	2	1.0	1.0
5	马东林	西南交通大学材料科学与工程学院	1	0	0.0	0.0