偏壓(Bias)是指在鍍膜過程中施加在(zài)基體上的負電(diàn)壓。偏壓電源的正極接到真空室上,同時真空室接地,偏壓的負極接到工件上。由於大(dà)地的電壓(yā)一般認為是零電位,所以工(gōng)件上的電壓習慣說負偏壓,簡稱偏壓。
負偏壓的作用提供粒子能量;
對於基片的加熱效應;
清除基片上吸附的氣體和(hé)油汙等,有利於提高膜層結合強度;
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(kě)分為:
直流偏壓
直流脈衝偏壓(yā)
直流疊加脈衝偏壓
雙極性脈衝偏(piān)壓
直流偏壓和脈衝偏壓的比較
傳(chuán)統(tǒng)的電弧離子(zǐ)鍍是在基片(piàn)台上施(shī)加直流(liú)負偏壓控製離子轟擊能量, 這種(zhǒng)沉積工藝(yì)存在以(yǐ)下缺(quē)點:
基(jī)體溫升(shēng)高, 不(bú)利(lì)於(yú)在回火(huǒ)溫度低的基體上沉積硬質膜(mó)。
高能離子轟擊造成嚴重的濺射, 不能簡單通過提高(gāo)離子轟擊能量(liàng)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(yì)製因離子對基體表麵連續轟擊而導致的(de)基體溫度過高,主要采取減少沉積(jī)功率、縮短沉積時間、采用間歇沉積方式等措施來(lái)降低沉積(jī)溫度,這些(xiē)措施(shī)可以概括地(dì)稱為能量控製(zhì)法'這種方法雖然可以降低沉積溫度,但(dàn)也使薄膜的某些(xiē)性能下降,同時(shí)還降低了生產效率和(hé)薄膜質量的穩定性,因此,難以推廣應用。
脈衝偏(piān)壓電弧離(lí)子鍍工藝(yì)中,由於離子是以非連續的脈衝方式轟(hōng)擊基體(tǐ)表麵,所以通過調節脈衝偏壓的占空比,可改變(biàn)基體內部與表麵(miàn)之間的溫度梯度,進而(ér)改變基體內部與表麵之間熱的均衡補償(cháng)效果,達到(dào)調控沉積溫度的(de)目的。這樣就可以把施加偏(piān)壓的脈衝高度與工件溫(wēn)度獨立分開(互不影響或影響很(hěn)小(xiǎo))調節,利用高壓脈衝來獲得高能離子的轟擊效應以改善薄膜的組織和性能,通過降低占空比來減小離子轟擊的總加熱效應以降低沉積溫度。
偏壓對膜層的(de)影響
偏壓對膜層(céng)的(de)影響機製是很複雜的,下麵列出了一些主要影響,可以根據自己的(de)使用工藝,觀察(chá)總結,就可以(yǐ)很快摸(mō)清偏壓對膜層的影響規律。
膜層結構、結(jié)晶構(gòu)造取向、組織結構
沉積速率
大顆粒(lì)淨化
膜層(céng)硬(yìng)度
膜層致(zhì)密度(dù)
表麵形貌
內應力