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多波形脉冲偏压电源控制系统研制与CrN薄膜制备

更新时间：2020-02-25 10:13:46 大小：4M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：电源控制系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

磁控溅射技术是目前薄膜制备领域中最常用的技术之一，具有低温、高效两大优势。在膜层制备过程中，通常在基体上施加一定的负偏压配合磁控溅射镀膜，且大量研究表明，基体加负偏压可以显著提高薄膜性能。但目前关于偏压的研究只限于偏压幅值、频率、脉冲宽度等因素，对偏压波形形式对薄膜性能的影响却极少涉及。

  本文依据固态开关Marx高压脉冲电路的结构特点，采用C805IF020配合定时/计数芯片8254研制了固态开关的单片机智能控制驱动电路方案，实现了高压脉冲电源的多种波形输出，并以此作为偏压源，复合直流磁控溅射技术制备了CrN薄膜，对比分析了四种不同偏压波形形式对CrN薄膜性能的影响，同时还研究了每种偏压波形形式下所制备的CrN薄膜性能随偏压参数变化的演变规律。应用扫描电镜（SEM）,原子力显微镜（AFM），X射线衍射（XRD），纳米硬度等分析手段来分析膜层的微观结构，表面形貌，相结构和力学性能。

  不同偏压形状下制备的CrN薄膜性能研究表明，相比于普通方波偏压，控制脉冲波形的上升沿或下降沿产生的阶梯型偏压所制备的CrN薄膜具有更优良的力学、电化学、摩擦性能，更好的膜基结合力。AFM表面形貌分析得出，各偏压制备的CrN薄膜表面主要为岛状颗粒，阶梯偏压下晶粒更为细小均匀。AFM表面粗糙度分析显示，阶梯偏压下薄膜表面粗糙度大大降低。这表明，相对于传统的方波偏压，优化的多样化偏压波形可以显著提高膜层性能。

  不同偏压参数下所制备的薄膜性能研究表明，随偏压幅值增加，薄膜硬度与弹性模量增加；脉冲频率低于350Hz时薄膜硬度与弹性模量随频率增大而增加，频率继续增加时薄膜力学性能增长缓慢甚至变差。偏压幅值增加时，薄膜抗腐蚀性能提高；脉冲频率增加时，对薄膜抗腐蚀性能提高作用并不明显，说明相比脉冲频率，偏压幅值对膜层性能影响更为显著。XRD分析结果表明，薄膜结构以面心立方的CrN相为主，随着电压增大，CrN（200）衍射峰越来越强，晶粒生长朝（200）择优取向越明显。

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