培训系列之11张世伟真空镀膜二CVD化学气相沉积

1、培训系列之11张世伟真空镀膜二CVD化学气相沉积Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China真空技术真空技术o一. 真空技术发展概况 （杨乃恒）o二. 真空工程理论基础 （孙丽娜）o三. 真空系统设计 （刘坤）o四. 低真空获得设备 （张以忱）o五. 清洁真空获得技术 （巴德纯）o六. 中真空获得设备 （张以忱）o七. 高真空与超高真空获得设备 （杨乃恒）o八. 真空测量 （刘玉岱）o九. 真空检漏 （刘玉岱）o十. 真空镀膜（一）：PVD物理气相沉积 （张以忱）o十一. 真空镀膜（

2、二）：CVD化学气相沉积 （张世伟）o十二. 真空冷冻干燥技术 （徐成海）o十三. 真空设备的自动化控制 （王庆）o十四. 真空材料与真空卫生 （张以忱）东北大学第六期东北大学第六期培训系列之培训系列之Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第一章 气相沉积技术概述o1.1气相沉积技术的定义o1.2气相沉积技术的分类o1.3气相沉积技术的特点o1.4气相沉积技术的应用Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeast

3、ern University, China1.1气相沉积技术的定义o 所谓气相沉积技术是利用在气相中物理、化学反应过程，在工件表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层的方法。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China1.2气相沉积技术的分类Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China1.3气相沉积技术的特点几种不同PVD和CVD技术特性的比较Vacuum and Fluid

4、 Engineering Research Center of Northeastern University, China1.4气相沉积技术的应用Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第二章 化学气相沉积技术 o2.1化学气相沉积定义o2.2化学气相沉积物理化学基础o2.3化学气相沉积反应物质源o2.4化学气相沉积涂层质量

5、影响因素o2.5化学气相沉积装置o2.6高温化学气相沉积技术o2.7中温化学气相沉积技术Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.1化学气相沉积定义o化学气相沉积(简称CVD)是一种化学气相反应生长法。在不同的温度场、不同的真空度下，将几种含有构成涂层材料元素的化合物或单质反应源气体，通入放有被处理工件的反应室中，在工件和气相界面进行分解、解吸、化合等反应，生成新的固态物质沉积在工件表面，形成均匀一致的涂层。Vacuum and Fluid Engineering Resear

6、ch Center of Northeastern University, China2.2化学气相沉积物理化学基础o2.2.1.CVD反应方式o2.2.2.CVD反应条件 o2.2.3.CVD反应过程 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.2.1CVD反应方式o1）氧化还原反应o2）歧化反应o3）合成或置换反应o4）金属有机化合物反应Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern Universit

7、y, China2.2.2 CVD反应条件o1）必须达到足够的沉积温度，各种涂层材料的沉积温度，可以通过热力学计算而得到。o2）在沉积温度下，参加反应的各种物质必须有足够的蒸气压。o3）参加反应的各种物质必须是气态（也可由液态蒸发或固态升华成气态），而反应的生成物除了所需的硬质涂层材料为固态外，其余也必须为气态。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.2.3CVD反应过程o根据反应气体、排出气体分析和光谱分析，其反应过程一般认为有如下几步：o第一步：反应气体（原料气体）到达

8、基体表面；o第二步：反应气体分子被基体表面吸附；o第三步：在基体表面上产生化学反应，形成晶核；o第四步：固体生成物在基体表面解吸和扩散，气态生成物从基体表面脱离移开；o第五步：连续供给反应气体，涂层材料不断生长。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.3化学气相沉积反应物质源o1）气态物质源o2）液态物质源o3）固态物质源Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China

9、2.4CVD涂层质量影响因素o1）沉积温度o2）沉积室压力o3）反应气体分压（配比）Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.5化学气相沉积装置o负压CVD装置主要由以下几部分组成：反应气体流量控制；金属卤化物蒸发、制取及输送；加热炉及温度控制；沉积室及盛料舟；沉积室压力控制；真空及废气处理。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China负压CVD装置主要性能简要说明o

10、1）反应气体流量及输送o2）加热方式及控制o3）沉积室及结构o4）真空及废气处理Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVD工艺技术分类o高温化学气相沉积 沉积温度900(简称HT-CVD)o中温化学气相沉积 沉积温度700900（简称MT-CVD）o等离子体增强化学气相沉积 沉积温度600（简称PECVD）o常压化学气相沉积（APCVD）Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern Universi

11、ty, China2.6高温化学气相沉积技术o2.6.1 HT-CVD硬质涂层的分类 o2.6.2 HT-CVD的主要工艺参数o2.6.3HT-CVD对基体材料的要求o2.6.4HT-CVD技术一般工艺过程Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.6.1HT-CVD硬质涂层的分类 适合作硬质涂层的金属化合物种类很多，它们按化学键的特征，一般分为金属键、共价键、离子键三个类型。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Nort

12、heastern University, China2.6.2HT-CVD的主要工艺参数o1）沉积温度o2）反应室压力o3）各反应气体分压（配比）o4）涂层和基体界面Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.6.3HT-CVD对基体材料的要求o高温化学气相沉积工艺技术对硬质合金基体材料性能要求主要有以下几方面：o1）具有好的抗高温脱碳能力o2）具有高抗弯强度和韧性o3）具有高的热硬性和抗高温塑性变 形能力 Vacuum and Fluid Engineering Researc

13、h Center of Northeastern University, China2.6.4HT-CVD技术一般工艺过程o1）工件沉积前处理o2）装炉o3）检漏o4）加热升温o5）沉积o6）冷却o7）检查、包装Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.7中温化学气相沉积技术o2.7.1MT-CVD反应机理o2.7.2含C/N有机化合物的选用o2.7.3主要工艺参数的影响o2.7.4MT-CVD工艺过程及设备Vacuum and Fluid Engineering Resear

14、ch Center of Northeastern University, China2.7.1MT-CVD反应机理o 所谓MT-CVD技术，是以含C-N原子团的有机化合物，如：CH3CN (乙腈)、(CH3)3N（三甲基胺）、CH3(NH)2CH3（甲基亚胺）、HCN（氢氰酸）等为主要反应原料气体，和TiCl4、H2、N2等气体在700900温度下，产生分解、化合反应，生成TiCN的一种新方法。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.7.2含C/N有机化合物的选用o在MT-

15、CVD技术中，常用的几种含C/N有机化合物有：CH3CN (乙腈)、(CH3)3N（三甲基胺）、CH3(NH)2CH3（甲基亚胺）、HCN（氢氰酸）。研究认为，这几种含C/N有机化合物都能在550以上与TiCl4、H2反应生成TiCN，但其中CH3CN在生成TiCN反应中产生的副产物少，对涂层性能有利，再加上其使用性能好、毒性相对小等优点，所以在MT-CVD技术中一般均采用CH3CN作为反应气体。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.7.3主要工艺参数的影响o1）沉积温度对

16、沉积速率的影响o2）TiCl4/H2摩尔比对沉积速率的影响o3）沉积反应压力对沉积速率的影响o4）影响涂层成分的主要因素o5）基体和界面对涂层质量的影响Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.7.4MT-CVD工艺过程及设备oMT-CVD技术所用设备系统，基本和HT-CVD技术是一样的，只是在设备系统中附加一套C-N有机化合物的蒸发、输送及流量、压力控制系统，即可满足MT-CVD技术要求。 o中温化学气相沉积工艺过程除沉积工艺外，其他各工序都和HT-CVD工艺过程一样。Vac

17、uum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaMT-CVD技术沉积工艺参数o沉积温度：700900；o沉积反应压力：200020000Pa； o主要反应气体摩尔比：CH3CN/ TiCl4/H2=0.01/0.02/1左右；o沉积时间：14h。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第三章等离子体增强化学气相沉积技术o3.1 PECVD的定义及分类 o3.2 PECVD的工艺过

18、程o3.3 PECVD的特点 o3.4射频等离子体化学气相沉积技术o3.5直流等离子体辅助化学气相沉积技术o3.6脉冲直流等离子体化学气相沉积技术 o3.7激光化学气相沉积技术 o3.8金属有机化学气相沉积技术 o3.9微波等离子体化学气相沉积技术 o3.10分子束外延技术Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.1 PECVD的定义及分类o等离子体增强化学气相沉积技术（简称PECVD）采用气态物质源，工件接负高压电源。在等离子体电场中气体通过激发、离解、电离、离解电离、离解附

19、着等过程变成为高能量的气体离子，分子离子、高能中性原子、自由基的高能粒子。在阴极工件表面反应沉积为金属硬质涂层化合物。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao等离子体增强化学气相沉积技术种类很多，如直流PECVD、脉冲直流PECVD、金属有机化合物PECVD、射频PECVD、微波PECVD、弧光PECVD等。3.1 PECVD的定义及分类Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University

20、, China3.2 PECVD的工艺过程1）安装工件。2）加热工件。3）抽真空。4）轰击净化或离子渗氮。5）按需要通入反应气体沉积硬质涂层。6）沉积工序结束后，停止通入反应气体移开加热炉进行冷却，冷至100以下，即可打开沉积室取出涂层制品,经检查合格后,包装入库。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.3 PECVD的特点o1）与CVD技术相同，膜层元素来源于气态物质，设备结构简单。o2）与CVD技术相同，膜层的绕镀性好。o3）与CVD技术相同，膜层的成分可在很大程度上任意

21、调控，容易获得多层膜。o4）与CVD技术相比，由于非平衡等离子体激活反应粒子代替传统的加热激活，它可使集体的沉积温度显著降低。o5）涂层沉积前，可以对钢基体进行等离子渗氮，然后再进行涂层。这样渗氮和涂层在一炉同时完成，不仅简化了工艺、提高了生产效率，而且使涂层制品的性能有了更进一步的提高。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.4射频等离子体化学气相沉积技术o以射频(RF)辉光放电的方法产生等离子体的化学气相沉积装置，称为射频等离子体化学沉积（RF-PCVD）.o一般射频放电

22、有电感耦合和电容耦合两种。o为提高沉积薄膜的性能，在设备上，对等离子体施加直流偏压或外部磁场。o射频等离子体CVD可用于半导体器件工业化生产中SiN和Si02薄膜的沉积。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China直流偏压式射频等离子体CVD装置Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China主要的工艺参数：o1）射频功率o2）气体流量o3）工作气压o4）温度Vacuum an

23、d Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.5直流等离子体辅助化学气相沉积技术Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao上图是直流等离子辅助化学气相沉积装置(DC-PCVD)的示意图，和上面谈及的RF-PCVD装置相比，最大的不同

24、是电源。由图可知，DC-PCVD主要包括炉体（反应室）、直流电源与电控系统、真空系统、气源与供气系统、净化排气系统。这个装置，适宜把金属卤化物或含有金属的有机化合物经热分解后电离成金属离子和非金属离子，从而为渗金属提供金属离子源。o目前，DC-PCVD技术，基本上可实现批量应用生产，可以沉积超硬膜，如TiN、TiC、Ti(C，N)等超硬膜。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.6脉冲直流等离子体CVD技术Vacuum and Fluid Engineering Resear

25、ch Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China主要工艺参数 ：o1）脉冲电压o2）脉冲频率o3）工作气压o4）气体配比o5）温度Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.7激光化学气相沉积技术o激光化学气相沉积是用激光诱导来促进化学气相沉积。它的沉积过程是激光光子与反应主体或衬底材料表

26、面分子相互作用的过程，依据激光的作用机制，可分为激光热解沉积和激光光解沉积。o激光化学气相沉积装置，主要由激光器、导光聚焦系统、真空系统与送气系统和沉积反应室等部件组成。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China激光CVD工艺的特点o和一般的CVD工艺特点相比，激光CVD工艺也有其独特的特点。如可局部加热选区沉积，膜层成分灵活，可形成高纯膜、多层膜，也可获得快速非平衡结构的膜层，沉积速率高，而且可低温沉积(基体温度200)；还可方便地在工艺上实现表面改性的复合处理。Vacuum a

27、nd Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China激光CVD工艺的应用：o激光化学气相沉积是近几年来迅速发展的先进表面沉积技术，其应用前景广阔。在太阳能电他，超大规模集成电路，特殊的功能膜及光学膜、硬膜及超硬膜等方面都会有重要的应用。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.8金属有机化学气相沉积技术o金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)是使用金属有机化合物和氢化物(或其他反应气体)作原

28、料气体的一种热解CVD法(金属有机源MO也可在光解作用下沉积)。它能在较低温度下沉积各种无机物材料，诸如金属氧化物、氢化物、碳化物、氟化物及化合物半导体材料和单晶外延膜。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao与传统的CVD相比，MOCVD沉积温度低，沉积能力强。主要缺点是沉积速度较慢，仅适合沉积微米级的表面膜层，而所用的原料MO源，往往又具毒性，这给防护和工艺操作带来难度。o金属有机化学气相沉积设备一般由反应室、反应气体供给系统、尾气处理系统和电气控制系统等四个部分组成。反应

29、室又分卧式和竖式。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaMOCVD的应用： o1）化合物半导体材料：MOCVD的发展和技术的提升，主要用于微电子领域，特别是半导体材料外延工艺的要求。o2）涂层材料：这里所指的涂层材料主要是各种金属、氧化物、氮化物、碳化物和硅化物等。o3）在器件上的应用，电子器件和光器件。o4）细线和图形的描

30、绘Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.9微波等离子体化学气相沉积技术o微波放电具有放电电压范围宽、无放电电极、能量转换率高、可产生高密度的等离子体。在微波等离子体中，不仅含有高密度的电子和离子，还含有各种活性基团(活性粒子)，可以在工艺上实现气相沉积、聚合和刻蚀等各种功能，是一种先进的现代表面技术。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao微波等离子体化学气

31、相沉积装置：o1）微波等离子体CVD装置o2）电子回旋共振等离子体CVD装置o(ECR Microwave Plasma CVD Reactor) Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern Universit

32、y, China应用：o微波等离子体CVD设备昂贵，工艺成本高。在设汁选用微波等离子体CVD沉积薄膜时，重点应考虑利用它具有沉积温度低和沉积的膜层质优的突出优点。因此，它主要应用于低温高速沉积各种优质薄膜和半导体器件的刻蚀工艺。目前，应用在制备优质的光学用金刚石薄膜较多。美国已经研制成半球形的金刚石导弹整流罩，并已实现了实用。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.10分子束外延技术（MBE）o分子束外延技术是在超高真空条件下一种或多种组元加热的原子束或分子束以一定的速度射人

33、被加热的基片上面进行的外延生长。分子束外延把生长的薄膜材料的厚度从微米量级推进到亚微米量级。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaMBE的特点：o1）超高真空下进行的干式工艺，提供了极为清洁的生长环境o2）生长温度低，可清除体扩散对组分和掺杂浓度分布的干扰。o3）膜的生长速率高度可控。o4）可在大面积厂得到均匀性、重复性、可控制好的外延生长膜。o5）MBE是在非平衡态下生长，因此可以生长不受热力学机制控制的外延技术(如液相外延等技术)无法生长的又处于互不相溶的多元素材料.o6）

34、MBE配置了多种在线原位分析仪器，可进行原位观察。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaMBE装置的分类：o1）固态源分子束外延(SSMBE)o2）气态源分子束外延(GSMBE)o3）化学束外延（CBE）o4）金属有机物分子束外延o5）等离子体分子束外延（P-MBE）Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China分子束外延工艺：o1）化学清洗处理o2）热处理脱附o3）外

35、延生长o4）掺杂Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第四章 气相沉积设备o化学气相沉积工艺，是一个复杂的化学反应过程，它需要对沉积温度和各反应气体蒸发、生成温度；系统压力和各反应气体分压；各种反应气体流量；沉积时间等多项工艺参数进行严格控制，只有这样才能保证涂层制品的质量。所以生产用CVD涂层设备系统设计制造是非常重的。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaC

36、VD涂层设备系统主要技术指标 o1）涂层材料种类o2）涂层工艺种类o3）沉积室有效恒温区尺寸o4）加热炉o5）沉积室反应气体压力o6）操作方式Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaCVD涂层设备系统各部分功能及设计要求o1)原料气体配送及再净化系统o2)金属卤化物及含C/N有机化合物蒸发、制取及输送系统o3)加热炉及温控系统o4)沉积室、底座及冷却罩系统o5)加热炉和沉积室升、降、移位系统o6)反应气体流量和沉积室压力控制系统o7)真空及废气处理系统o8)计算机自动控制系统Va

37、cuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China自动控制程序流程图Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第五章 预处理主要辅助设备o5.1清洗o5.2刃口强化 o5.3喷砂 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China5.1清洗o物件在涂层前，表面清洗质量好坏十分重

38、要，它直接影响到涂层质量和涂层与基体之间的结合强度，影响到涂层制品的使用性能，所以涂层前必须对处理物件严格的清洗，达到工艺规定的要求。在大批量生产中，一般均采用多工位、机械化或自动控制的成套超声波清洗设备。具体清洗工艺按物件种类和表面情况、不同沉积工艺技术要求而有所不同。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao对在机械工业中应用的硬质涂层制品，如工具、模具及耐磨损、耐腐蚀零件等，涂层前清洗工艺是：o1）物件装夹。o2）脱脂。o3）清水清洗。o4）碱溶液喷淋清洗。o5）最后清洗。

39、o6）用热风吹810min，要保证所有物件 完全干燥。o7）清洗干净的物件，放入干净、密封的柜子里备用，防止二次污 染。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China5.2刃口强化 o5.2.1刃口强化的作用 o1）使硬质合金刀具刃口由锋利的尖角，变成适当的圆弧，以提高刃口强度，改善刀具抗崩刃性能。o2）降低刀具（特别是刃口）的表面粗糙程度，增加涂层与基体之间的结合强度。o3）去掉刀具刃口的微小缺欠，改善刃口质量。o4）改善刀具表面应力状况，有利提高涂层质量。Vacuum and Fl

40、uid Engineering Research Center of Northeastern University, China5.2.2刃口强化工艺及设备1）毛刷磨料研磨法工艺及设备2）振动磨料研磨工艺及设备Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China5.3喷砂o对一些表面脏污严重或氧化严重的物件，在清洗前要喷细砂处理。去除赃物及氧化层。而对一些有特殊要求的涂层制品，在涂层后也要求进行喷砂处理，改善涂层制品的应力状态，提高其抗破损的性能。o涂层硬质合金制品喷砂处理，可以采用一般的

41、喷砂机或采用喷丸设备。所用石英砂粒度及粒度分布、玻璃丸的力度、气体压力、喷嘴到工件的距离和角度，都是影响喷砂效果的重要因素。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第六章 膜层质量测试 6.1膜层宏观性能检测 6.2膜层内在质量测试Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China6.1膜层宏观性能检测o1.膜层硬度测量o 涂层的硬度采用显微镜硬度计量。o 显微硬度有两种测试

42、表示方法：o 1）维氏硬度o 2）奴氏硬度。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.膜层厚度测量o1）在线膜厚监控法o 常用的有石英振荡法和极值法。o2）无损检测法、o3）破坏法o 常用的有金相显微镜法、轮廓仪法、多光束干涉仪法、球痕法和球面法等。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.膜层附着力测试o常用的方法有：o胶带剥离法o划线划格后急热急冷热循环试

43、验法o划痕法Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China4.膜层内应力测试o1）X射线和电子衍射法o2）薄片变形法o3）光干涉法Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China6.2膜层内在质量测试o薄膜的性能取决于其内在质量，薄膜的内在质量包括：o1）成分o2）晶体结构o3）组织形貌 Vacuum and Fluid Engineering Research Center o

44、f Northeastern University, China1.显微组织形貌分析1）金相显微镜2）扫描电子显微镜（SEM）3）透射电子显微镜4）扫描隧道显微镜和原子力显微镜Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.膜层的晶体结构分析o1）X射线衍射仪o2）电子衍射o3）拉曼谱仪Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.膜层成分分析o1）电子探针显微分析o2）

45、俄歇电子能谱分析o3）X射线光电子能谱o4）离子探针显微分析Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China第七章气相沉积技术应用领域第七章气相沉积技术应用领域o7.1在硬质涂层中的应用在硬质涂层中的应用 o7.2在防护涂层中的应用在防护涂层中的应用o7.3在光学薄膜中的应用在光学薄膜中的应用o7.4在建筑镀膜玻璃中的应用在建筑镀膜玻璃中的应用o7.5在太阳能利用领域中的应用在太阳能利用领域中的应用o7.6在集成电路中的应用在集成电路中的应用o7.7在信息显示器件中的应用在信息显示器件中

46、的应用o7.8在信心存储中的应用在信心存储中的应用o7.9在装饰饰品中的应用在装饰饰品中的应用Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China7.1在硬质涂层中的应用在硬质涂层中的应用 o硬质涂层在机械工业中，主要适用于切削工具、模具和耐磨损耐腐蚀零件的表面强化。硬质涂层能够显著提高工具、模具的使用寿命和被加工零件的质量。进入21世纪后，机械工业发展对涂层工具、模具工具性能的要求是“三高一专”（高效率、高精度、高可靠性和专业化）。例如，在显微硬度为920HV左右的高速钢刀具上沉积TiN硬

47、质涂层后，硬度可到2000HV左右。刀具的使用寿命可以提高2-20倍。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China新型硬质涂层的发展趋势oTiC显微硬度为2800-3000HV，具有较高的抗机械摩擦和抗磨料磨损性能。适于做硬质合金刀片多涂层底层。oZrN有一定的抗氧化能力，稳定性好。硬度比氮化钛高约2400HV，是应用比较广泛的硬质涂层。oCrN有很强的耐磨损性能、抗氧化性能，附着能力较高。常将它用作制备超硬复合涂层，应用加工钛合金等难加工材料。oTiB采用磁控溅射的方法沉积的TiB

48、，显微硬度高达7000HV，具有很强的耐磨损性能。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China典型硬质涂层工具应用举例o各种硬质合金、高速钢以及耐磨损和耐腐蚀零件，基本都采用沉积温度低的PVD、PECVD技术进行表面涂层处理，这样不需要再次热处理，变形小，保证模具和零件的精度及表面粗糙度。o工具名称：涂层高速钢滚刀o涂层技术及材料：PVD、TiNo使用条件：刀具：df115A级;加工材料:45钢180-210hbw;切削条件:刀具131r/min、v=47m/min、f=0.56mm

49、/r、aD=4.62mmo效果：寿命比未涂层滚刀提高3倍Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China非金属超硬涂层沉积技术Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China7.2在防护涂层中的应用o1.耐腐蚀涂层o离子镀代替电镀离子镀代替电镀o飞机钛合金紧固件采用无污染技术离子镀。离子镀技术中由于工件施加负偏压，可以形成伪扩散层，细滑膜层组织，因此可以显著提高膜层的耐腐蚀性能。o

50、钢带的防护钢带的防护o汽车钢板及消声器、散热片，包装用的罐头盒，饼干盒，家电用的机箱，底板等用钢带采用真空镀代替原来的热镀铝后，寿命显著提高。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao2热障涂层o由于燃气轮机叶片处于急冷急热工作状态，抗热腐蚀涂层与叶片基材之间结合力非常重要。为了提高这种结合力，多是在沉积前对叶片进行预加热，沉积后进行热处理。加热温度在950摄氏度左右，加热时间大约2个小时。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China7.3在光学薄膜中的应用在光学薄膜中的应用o光学薄膜的气相沉积技术应用范围十分广泛o1.日常