单一相ZrB2靶材制备及镀膜表征

摘要

以氧化锆(ZrO2)、硼酸(H3BO3)和碳粉(C)为原料,硼(B)粉为添加剂,采用碳热还原法合成硼化锆(ZrB2)粉体,在真空碳管炉中,采用氩气气氛保护,加热升温至1900℃合成ZrB2粉体,然后利用热压烧结,在70 MPa、温度1980℃、保温保压时间4 h的热压工艺制备ZrB2靶材,对制备获得的ZrB2靶材进行溅射镀膜表征。通过X射线衍射(XRD)分析产物物相,扫描电镜(SEM)观察产物微观形貌。研究结果表明:添加5%(质量分数)的B粉,可合成单一相ZrB2粉体,颗粒平均尺寸为2~3μm,合成的ZrB2粉体具有良好的烧结活性,在不添加任何烧结助剂的条件下采用热压烧结工艺可获得相对密度为93%的单一相ZrB2靶材。磁控溅射镀膜表明,在功率密度60 kW·m-2、连续溅射3 h条件下,沉积的膜层均匀致密,厚度约为8.6μm;10次溅射实验表明,靶材溅射速率稳定,平均溅射速率约52.4 g·kWh-1·m-2;且在相同溅射条件下,与进口商业化ZrB2靶材的溅射速率性能相当。