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工艺参数对PECVDTiN镀层性能的影响
工艺参数对PECVDTiN镀层性能的影响
摘要：近年来，化学气相沉积(PECVD)技术已成为一种常用的方法用于制备金属氮化物薄膜。其中，PECVDTiN镀层被广泛应用于陶瓷、塑料、金属等表面的保护和装饰。然而，镀层性能与工艺参数之间的相互关系仍不十分清楚。本文综述了工艺参数对PECVDTiN镀层性能的影响，包括反应气体、沉积温度、射频功率和预脉冲时间等因素，并讨论了对镀层性能的影响机制。
1.引言
化学气相沉积(PECVD)技术是一种常用的薄膜沉积技术，通过在反应区域中利用气体放电的高能离子，将反应气体中的原子和分子聚集到基材表面上形成薄膜。PECVDTiN镀层具有高硬度、良好的抗蚀性和耐磨性，在工业应用中具有广泛的应用前景。然而，镀层的性能与工艺参数之间的关系仍然较为复杂。
2.反应气体
反应气体的选择对PECVDTiN镀层性能具有重要影响。一般来说，典型的反应气体为氨气(NH3)和四甲基铵(TMA)。NH3供应氮源，TMA供应钛源，二者在放电后反应生成TiN镀层。研究发现，增加NH3相对浓度可以提高TiN镀层的硬度和抗蚀性。然而，当NH3相对浓度过高时，会导致镀层内部产生损伤，降低了膜层的质量。因此，在选择反应气体时需要权衡其对镀层性能的影响。
3.沉积温度
沉积温度对PECVDTiN镀层的性能有显著影响。较低的沉积温度可以获得致密的镀层，具有良好的抗蚀性和硬度。然而，过低的沉积温度会导致氢的残留，进而降低镀层的硬度和抗蚀性。较高的沉积温度可以提高镀层的致密性，但也会导致应力增大，可能引起膜层开裂。因此，在选择沉积温度时需要平衡这些因素。
4.射频功率
射频功率是PECVDTiN镀层性能的另一个重要参数。较低的射频功率可以获得致密的镀层，具有良好的硬度和抗蚀性。然而，射频功率过低会导致沉积速率下降，增加制备时间。较高的射频功率可以提高沉积速率，但也会引起能量等离子体的增加，可能引起电漏和电弧等问题。因此，在选择射频功率时需要考虑制备效率和镀层质量之间的平衡。
5.预脉冲时间
预脉冲时间是指在正式沉积之前施加的一段时间的射频功率脉冲。适当的预脉冲时间可以提高镀层的致密性、硬度和抗蚀性。研究发现，适当增加预脉冲时间可以减少氢的残留，提高镀层的质量。然而，当预脉冲时间过长时，镀层可能会出现气泡等缺陷。因此，在选择预脉冲时间时需要权衡这些因素。
6.结论
工艺参数对PECVDTiN镀层性能具有显著的影响。反应气体、沉积温度、射频功率和预脉冲时间等因素都会影响镀层的硬度、抗蚀性和质量。在制备PECVDTiN镀层时，需要权衡这些因素，以获得具有优良性能的镀层。未来，还需进一步研究不同工艺参数对PECVDTiN镀层影响的机理，以优化镀层工艺并拓展其应用范围。
参考文献:
[1]NakajimaK,ShiomiH,NizumaT,etal.InfluenceofprocessparametersonTiNhardcoatingusingPECVD[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2004,188-189:42-47.
[2]KatzT,KronikL,SaadaS,etal.TheeffectofprocessparametersonTiNdepositedbyaPA-CVDprocess[J].ThinSolidFilms,1993,226(1):43-51.
[3]YuanY,XiangY,ChuZ,etal.Influenceofreactivegascompositiononthedepositionandpropertiesofhigh-qualityTiNthinfilmsbyPECVD[J].Vacuum,2018,149:193-199.
[4]HuangLX,LiuJW,ZengGH,etal.InfluenceofnitridationtemperatureonthestructureandpropertiesofTiNfilmpreparedbyDCmagnetronsputtering[J].AppliedSurfaceScience,2006,253(2):561-566.
[5]RudmannDB,LuetolfM,SteinerR,etal.Influenceofhigh-frequencyself-biasingonthepropertiesofsputteredTiNcoatings[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2000,127(2-3):219-227.