偏壓(Bias)是指在鍍膜過程中施加在基體上的負電壓(yā)。偏壓電源(yuán)的正極接到真空室上,同時真空室接(jiē)地(dì),偏(piān)壓的負極接到工件上。由於大地的電壓一般認為是零電位,所以工件上的電壓習慣說負偏(piān)壓,簡稱偏壓(yā)。
負偏壓的(de)作用提供粒子(zǐ)能量;
對(duì)於(yú)基(jī)片的(de)加熱效應;
清除基片上(shàng)吸附(fù)的(de)氣體和油汙等,有(yǒu)利於提高膜層結合強度;
活化基體表麵;
對電弧(hú)離子鍍(Arc Ion Plating)中的大顆(kē)粒有淨化作用;
偏壓(yā)的分類根據波形可分(fèn)為:
直流偏壓
直流脈(mò)衝偏(piān)壓(yā)
直流疊加脈衝偏壓
雙極性脈衝偏壓
直流偏壓和(hé)脈衝偏壓的比較
傳統的電弧離(lí)子鍍是在基片台(tái)上(shàng)施加直(zhí)流(liú)負偏壓控製離子轟擊能量, 這種沉積工藝存在以(yǐ)下缺(quē)點:
基體溫升高, 不利(lì)於在回火溫(wēn)度低的(de)基(jī)體上沉積硬質膜。
高能離子轟擊造成嚴重的濺射, 不(bú)能簡(jiǎn)單通過提高離子轟擊能量合成高反應(yīng)閾能的硬質薄膜。
直流偏壓電弧離子鍍(dù)工藝(yì)中,為了抑製因離子對(duì)基體表麵連續轟(hōng)擊而導致的基體溫度過(guò)高,主要采取減少(shǎo)沉積功率、縮短沉積時間、采用間歇(xiē)沉積方(fāng)式等措施來降低沉積溫度,這些措施可以概括(kuò)地稱為能量控製法'這種方(fāng)法雖然可以降低沉積溫度,但也使薄(báo)膜的某些性能下降,同(tóng)時(shí)還降低了生產效率和薄膜質(zhì)量的穩定性,因此,難以推廣應用。
脈(mò)衝偏壓(yā)電弧離子鍍工藝中(zhōng),由於(yú)離子是以非(fēi)連續的脈衝方式轟擊基體表(biǎo)麵,所以通(tōng)過調節脈衝偏壓的占空比,可改(gǎi)變基體(tǐ)內部與表麵之間的(de)溫度梯度,進而改變基體內部與表麵之間熱的均(jun1)衡補償效果,達到調控沉積溫度的目(mù)的。這樣就可以把施加偏壓的脈衝(chōng)高度與工件溫度獨立分開(互不影(yǐng)響或影響很(hěn)小)調節,利用高壓脈衝(chōng)來獲得高能離子的轟擊效應以改善薄膜的組織(zhī)和性能,通過降低(dī)占空比來(lái)減小離(lí)子轟擊的總加熱效應以降低沉積溫度。
偏壓對膜層的影響
偏壓對膜層(céng)的影響(xiǎng)機製是很複雜的,下麵列出了(le)一些主要影響,可以根據自己的使用(yòng)工藝,觀察總結,就可以(yǐ)很快(kuài)摸清偏壓對(duì)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
大顆粒淨化
膜層硬度
膜層致(zhì)密度
表麵形(xíng)貌
內應力