【摘 要】
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该文采用多弧离子镀与等离子体基离子注入相结合的复合沉积技术,通过改变离子注入电压、气体流量、沉积时间及多弧靶弧流,在不同工艺条件下以硅片为基底制备了ZrO薄膜.利用XP
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该文采用多弧离子镀与等离子体基离子注入相结合的复合沉积技术,通过改变离子注入电压、气体流量、沉积时间及多弧靶弧流,在不同工艺条件下以硅片为基底制备了ZrO<,2>薄膜.利用XPS、XRD、AFM和TEM研究离子复合沉积ZrO<,2>薄膜的成分、相结构、表面形貌及微观组织.利用纳米硬度计测量离子复合沉积ZrO<,2>薄膜的硬度及弹性模量.对ZrO<,2>薄膜进行退火处理,研究退火处理对薄膜的成分、相结构、表面形貌、硬度和弹性模量的影响.薄膜的显微组织为m相与非晶相共存,制备工艺对ZrO<,2>薄膜的相结构有显著的影响.薄膜中存在可产生m(<->111)择优取向.在离子复合沉积的条件下,当注入电压为9kV时,择优取向消失;气体流量在200sccm以下时,择优取向也会消失.随沉积时间的延长,m(<->111)衍射峰减弱.离子复合沉积与多弧离子镀两种方法所制备的薄膜具有不同的表面形貌.离子复合沉积可获得表面平整的薄膜,而利用多弧离子镀方法制备的薄膜,其表面呈颗粒状.相对于其它方法所制备的ZrO<,2>薄膜,该文所制备的ZrO<,2>薄膜具有较低的粗糙度值.采用离子复合沉积技术制备的ZrO<,2>薄膜具有较高的硬度及弹性模量.其纳米硬度在20GPa以上,弹性模量在300GPa左右.当气体流量在300sccm-600sccm时,随多弧靶弧流的增加,纳米硬度有降低的趋势.退火处理使ZrO<,2>薄膜中O/Zr和粗糙度增加.经过500℃退火处理后,ZrO<,2>薄膜的相结构转变为四方相.
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