偏(piān)壓(Bias)是指在鍍膜(mó)過程中施加在(zài)基體上的負電壓。偏壓電源的正極接到真空室上,同時(shí)真空室(shì)接地,偏壓(yā)的負極接到(dào)工件上。由於大地的電壓一般(bān)認為是零電位,所(suǒ)以工件上的電壓習慣說負偏壓,簡稱偏壓。
負偏壓的作用提供粒子能量;
對於基片的加熱效應;
清除(chú)基片上(shàng)吸附的氣(qì)體和油汙(wū)等,有(yǒu)利於提高膜層結合(hé)強度;
活化基體表麵;
對(duì)電弧離子鍍(Arc Ion Plating)中(zhōng)的大顆粒(lì)有(yǒu)淨化作用;
偏壓的(de)分類根據波形可分為:
直流偏壓
直流脈衝偏壓
直流疊加脈衝偏壓
雙極性脈衝偏壓
直流(liú)偏壓和脈衝偏壓的比較
傳統的電弧離子鍍是在基片(piàn)台上施加直流負偏壓控製離子轟(hōng)擊能量, 這種沉積工藝存(cún)在以下缺點:
基體溫升高, 不利於(yú)在回火溫度低的(de)基(jī)體上沉積硬(yìng)質膜。
高能離子轟擊(jī)造(zào)成嚴重的濺射, 不能簡單通過提高離子(zǐ)轟擊能量合成高反應閾(yù)能的硬質薄膜。
直流偏壓電弧離(lí)子鍍工藝中,為了抑製因離子對基體表麵連續轟擊而導致的基(jī)體溫度(dù)過高,主(zhǔ)要采取減少沉積功率、縮短沉積(jī)時間、采用間歇沉積(jī)方式等措施來降低沉積溫度,這些措施可(kě)以概括地稱為能(néng)量控製(zhì)法'這種方法雖(suī)然可(kě)以降低沉積溫度,但也使薄膜的某(mǒu)些性能下降,同(tóng)時還降低了生產效率和薄膜(mó)質量的穩定性,因(yīn)此,難以推廣應用。
脈衝偏壓電弧離子(zǐ)鍍工藝中,由於離子是以非連續的脈衝方式轟擊基體表麵,所(suǒ)以通過調節脈衝偏壓的占空比,可改變基體內部與表(biǎo)麵之間的溫度梯度,進而改變基體內部與表麵之間熱的(de)均(jun1)衡補償效果,達(dá)到調控沉積溫度的目(mù)的。這樣就可以把施加偏壓的脈衝高度與工件溫度獨立分開(互不影響或影響(xiǎng)很小)調節,利用高壓脈衝來獲得高能離子的轟擊效應以改善薄膜的組(zǔ)織和性能(néng),通過降低占空比來(lái)減小離(lí)子轟擊的總加熱效應以降低沉積溫(wēn)度。
偏壓對膜層的影(yǐng)響(xiǎng)
偏壓對膜層的影響機製是很複雜的(de),下麵列出了一(yī)些主要影響,可以根據自己的使(shǐ)用(yòng)工藝,觀察總結(jié),就可以很快摸清偏壓對(duì)膜層(céng)的影響規律。
膜層結構、結晶(jīng)構造取向、組織結構
沉積速率
大顆粒淨化
膜層硬度
膜層致密度
表麵形貌
內應力