偏壓(Bias)是指在鍍膜過程中施加在(zài)基體上的負(fù)電壓。偏壓電源的正(zhèng)極(jí)接到真空室上,同時真空室接地,偏壓的負極接到工件(jiàn)上。由於大(dà)地的電壓一般(bān)認為是零電位,所以工件上的電壓習慣說負偏壓,簡稱偏壓。
負偏壓的(de)作用提供粒子能量;
對於基片的加熱(rè)效應(yīng);
清除基(jī)片上吸附的氣(qì)體和油汙等,有利(lì)於提(tí)高膜層結合強度;
活化基體表麵;
對電弧離子鍍(dù)(Arc Ion Plating)中的大(dà)顆粒有淨化作用;
偏壓的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(piān)壓
直流偏壓和脈衝(chōng)偏壓的比較
傳統的(de)電(diàn)弧離子鍍(dù)是在基片台上施(shī)加直流負偏壓控(kòng)製離子轟擊能(néng)量, 這種沉積工藝存在以下缺點:
基體溫升高, 不利於在回火溫度(dù)低的基(jī)體上沉積硬質膜。
高能離子轟擊造成嚴重的濺(jiàn)射, 不能簡單通過提高離子轟擊能量合成高反應閾能的硬質薄膜。
直流偏壓電弧離子鍍工藝中,為了抑製因離子對基(jī)體表麵連續轟擊(jī)而導致的(de)基體溫度過高(gāo),主要采取減少沉積功率、縮短沉積時間、采用間歇沉積方式等措施(shī)來降低沉積溫度,這些措施可以概括地稱為能量控製法'這種方法(fǎ)雖然可以降低(dī)沉積溫度(dù),但也使(shǐ)薄膜的某些性能(néng)下降(jiàng),同時(shí)還降低(dī)了生(shēng)產效率和薄膜質量的穩定性,因此,難以推廣應用。
脈衝偏壓電弧離子鍍(dù)工藝中,由於(yú)離子是以非連續的脈衝方式轟擊基體表麵,所以通過調節脈(mò)衝偏壓的占空比,可改變基體內部與表麵之間的溫度梯度,進而改變基體內部與表麵之間熱的均衡補償效(xiào)果,達到調(diào)控沉積溫度的目的(de)。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(hù)不影響或影響很小)調節,利用高壓脈(mò)衝來獲得高能離子的(de)轟擊效應以改善(shàn)薄膜的組織和性能,通過降低占空(kōng)比來減小離子(zǐ)轟擊的總加(jiā)熱效應以降低沉積溫度。
偏壓對膜層的影響
偏壓對膜(mó)層的影響機製是很複雜的,下(xià)麵列(liè)出了一些主要影響,可以根據(jù)自己的使用工藝,觀察總結,就可以很快摸清偏壓對膜層的影響規律。
膜層結構、結晶構造取向、組織結構
沉積速率
大顆粒淨(jìng)化(huà)
膜層硬度
膜層致密度
表麵形貌
內應(yīng)力