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文档简介

CrN薄膜的制备

CrN薄膜因其高硬度、耐腐蚀、摩擦系数低以及抗高温氧化性等优良的综合力学性能，被广泛的应用于工业模具、刀具等的耐磨改性层，很大程度上提高其使用寿命和切削速率，是目前工业研究和应用最为广泛的薄膜之一。田俊红.磁控溅射制备

CrNx薄膜及其结构和性能研究.真空与低温.2007,13(3),159~162图1-1CrN薄膜的主要应用CrN薄膜应用背景

薄膜的生长有三种基本类型，分别为：核生长型、单层生长型、单层上再长核型。薄膜以哪一种形式生长，由薄膜物质凝聚力的大小、薄膜与基片吸附力的大小、基片温度等因素决定，薄膜生长的3种类型分别如图1-2（a）、（b）、（c）所示。图1-2薄膜生长类型胡传炘主编.表面处理手册.北京：北京工业大学出版社，2004，3：27-28薄膜生长类型

CrN薄膜的制备一般都采用物理气相沉积(PVD)的方法，主要包括如下几种:空心阴极法，离子束增强沉积技术、多弧离子镀、反应离子镀和磁控溅射等。

磁控溅射是一种高溅射速率、低基片加热温度的溅射技术，称为高速低温溅射技术，它是工业应用实际中最有成效和最有发展前景的溅射工艺，是最重要的薄膜工业生产手段。磁控溅射制备薄膜的优势：(1)有利于制备高纯度的化合物薄膜；(2)可以通过调节薄膜的组成来调控薄膜性能。(3)对基板材料的限制较少。(4)磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜。

茅昕辉,陈国平,蔡炳初.反应磁控溅射的发展.真空.2001,(4):1～7磁控溅射磁控溅射原理及直流磁控设备实物图见图１－３姜银方，朱元右，戈晓岚.现代表面工程技术.北京：化学工业出版社，2005，11：164-165图1-3（a）原理图图1-3（b）设备实物图目前普遍使用的磁控溅射镀膜机主要由真空室、排气系统、磁控溅射源系统和控制系统四部分组成。其中磁控溅射源有多种结构形式，按结构分，磁控溅射源主要有实心柱状、空心柱状磁控靶、S枪、平面磁控溅射靶四种，见图１－４。(a)实心柱状(b)平面磁控溅射靶(c)空心柱状磁控靶(d)S枪图1-4磁控溅射源姜银方，朱元右，戈晓岚.现代表面工程技术.北京：化学工业出版社，2005，11：164-165实验预处理清洗衬底装样品抽真空通入工作气体Ar和N2沉积CrN薄膜取样关机制备流程图

1-5为不同

Ar/N2流量比下制备的

CrN薄膜表面形貌。图

1-5不同

Ar/N2流量比下制备的

CrN薄膜表面形貌(a)Ar/N2流量比=10:2，(b)Ar/N2流量比=10:4(c)Ar/N2流量比=10:6，(d)Ar/N2流量比=10:8王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及CrN薄膜制备,硕士论文，2010图1-6为不锈钢基体上在不同Ar/N2流量比条件下所制备CrN薄膜的硬度和弹性模量的变化情况。图1-6不同Ar/N2流量比下薄膜硬度和弹性模量王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及CrN薄膜制备,硕士论文，2010王泽明.高功率脉冲磁控溅射注入与沉积技术研究及CrN薄膜制备,硕士论文，20

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