Si含量对HiPIMS复合RF磁控溅射制备CrSiN薄膜等离子体特性及力学性能影响

摘要

高功率脉冲磁控溅射(High Power Impulse Magnetron Sputtering,HiPIMS)具有尖峰功率密度高,靶材离化率高,所制薄膜致密等优点,越来越受到研究人员的重视.本文通过HiPIMS复合RF磁控溅镀系统制备CrSiN薄膜,HiPIMS电源溅射Cr靶,射频电源溅射Si靶,改变射频功率得到不同Si含量的CrSiN薄膜.研究结果表明,HiPIMS脉冲功率密度达到了509W/cm2,等离子体光谱中存在Cr+;HiPIMS复合RF磁控溅镀系统制备的CrSiN薄膜晶粒随着Si含量增加而逐渐降低;硬度先增加最后减小,Si含量3.5at.％时硬度最高为25.4GPa;弹性模量一直减小;摩擦系数先增加后减小,这说明添加Si元素对CrSiN薄膜的显微结构和力学性能产生了很大的影响.