射頻濺射法制備氮化鋯薄膜工藝與性能分析①

胡六平

(新余市渝水區羅坊鎮中心衛生院 江西新余 338008)

射頻濺射法制備氮化鋯薄膜工藝與性能分析①

胡六平

(新余市渝水區羅坊鎮中心衛生院 江西新余 338008)

現如今口腔不銹鋼材料表面已經研發出了許多工藝,本文主要是分析在其表面采用射頻電源磁控濺射一層氮化錯薄膜對薄膜形貌、顏色等方面的影響。運用這項技術可以大大的減少成本,使材料集外觀、美感、安全性為一體,同時還大大的提升了材料的各項性能。

射頻濺法 氮化鋯薄膜 性能分析

1 濺射鍍膜和射頻濺射

目前薄膜的制備方法可分為物理氣相沉積和化學氣相沉積兩種。氮化鋯薄膜的這項工藝主要是依靠物理氣相沉積技術(PVD)制備的。濺射技術制備ZrN薄膜一般采用的是以純Zr為靶材,一般選用氫氣作為濺射用的惰性氣體,氫氣的濺射率最高。ZrN薄膜的形成主要是用氫離子轟擊Zr靶并通入氮氣,利用濺射出來的錯離子和電離產生的氮離子沉積到基體上。

2 鍍膜制備方案

影響膜層結構和性能的直接因素是鍍膜的工藝參數。氮氣分壓、濺射時間、濺射功率、基體加熱溫度是濺射鍍膜工藝的主要參數。我們采用了以下2種方法來對氮化鋯薄膜結構和性能的影響進行評估。

2.1 不同氮氣分壓下的氮化鋯薄膜的制備

為了測試不同氮氣分壓對氮化鋯薄膜表面形貌、結構、顏色和性能的影響,保持濺射功率、基體加熱溫度、濺射時間恒定。功率為200W,時間為30tnin,基體加熱溫度200℃。氮氣分壓按25%,35%,45%,55%,65%,75%分別記錄到試樣序號RF-n-1,RF-n-2,RF-n-3,RF-n-4,RF-n-5,RF-n-6。

圖1 濺射功率為150W X射線衍射譜

圖2 濺射功率為200W X射線衍射譜

2.2 不同濺射時間下的氮化鋯薄膜的制備

為了研究不同濺射時間對氮化鋯薄膜表面形貌、結構、顏色和性能的影響,保持濺射功率為200W、基體加熱溫度為200℃、氮氣分壓恒定為45%。濺射時間按15、30、45、60min分別記錄到試樣序號RF-t-1,RF-t-2,RF-t-3,RF-t-4中。

3 實驗

3.1 對氮化鋯薄膜顏色的影響

(1)氮所分壓的影響。為了研究不同氮氣分壓對射頻濺射法制備的氮化鋯薄膜顏色的影響,保持濺射功率為200W、基體加熱溫度為200℃、濺射時間恒定為30min。氮氣分壓分為選擇為25%、35%、45%、55%、65%、75%。從結果可以看出當氮氣分壓從25%增加到75%時氮化鋯薄膜顏色為暗金紅色而且幾乎沒有改變。所以,采用射頻濺射法制備氮化2鋯,氮氣分壓對薄膜顏色幾乎沒有影響。

(2)濺射時間的影響。為了研究不同濺射時間對氮化錯薄膜顏色的影響,保持濺射功率200W、基體加熱溫度200℃、氮氣分壓恒定為45%。濺射時間選擇為15、30、45、60min。當濺射時間從15min增加到60min時氮化錯薄膜顏色從淡棕色變為深棕黑色,顏色逐漸加深。所以,采用射頻濺射法制備氮化錯,隨著濺射時間的增加,薄膜的顏色逐漸加深。

3.2 射頻濺射X射線衍射分析

圖1、圖2是濺射功率變化(150、200W),其他工藝參數保持不變,濺射時間30tnin、氮氣分壓45%、基體加熱溫度200℃的射頻濺射氮化鉛薄膜X射線衍射譜圖。從圖中可以看出濺射功率增加,氮化錯薄膜呈現晶態,而且晶態結構稍微變得明顯,所以濺射功率對氮化錯結構影響很小。

4 結語

(l)該方法濺射過程穩定,沉積薄膜致密,粗糙度很小。(2)氮氣分壓對薄膜顏色幾乎沒有影響,而濺射功率和濺射時間增加,薄膜顏色明顯變深。(3)當氮氣分壓從25%上升到35%薄膜的顯微硬度呈下降趨勢,當氮氣分壓從35%上升到75%薄膜的顯微硬度呈上升趨勢;當濺射功率增加時,氮化鋯薄膜的顯微硬度變化不明顯;濺射時間從30min上升到60min時,氮化鋯薄膜的顯微硬度降低。

[1]黃焱球,劉梅冬,曾亦可,等.ZnO薄膜及其性能研究進展[J].無機材料學報,2001,16(3)：391～397.

[2]楊鈺瑛,孫維連,李新領,等.采用中頻反應磁控濺射技術沉積氮化鋯薄膜[J].材料熱處理學報,2007,28(2)：30～32.

R9

A

1672-5654(2011)05(a)-0044-01

胡六平(1975～)：男,漢族,新余市渝水區羅坊鎮中心衛生院醫師,大專,研究方向;口腔醫學。

2011-03-08