双脉冲HiPIMS放电特性及CrN薄膜高速率沉积

来源期刊：金属学报2019年第3期

论文作者：吴厚朴 田修波 张新宇 巩春志

文章页码：299 - 307

关键词：双脉冲高功率脉冲磁控溅射;引燃脉冲;放电特性;CrN薄膜;

摘    要：提出了一种新型的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术,即放电由脉宽短、电压高的引燃脉冲和脉宽长、电压低的工作脉冲2部分组成的双脉冲高功率脉冲磁控溅射技术,目的是解决传统高功率脉冲磁控溅射沉积速率低的问题。研究了引燃脉冲电压及传统高功率脉冲磁控溅射条件对Cr靶在Ar气气氛下的放电特性的影响,并制备CrN薄膜。结果表明:随着引燃脉冲电压的施加,双脉冲高功率脉冲磁控溅射Cr靶放电瞬间建立,并获得较高的峰值电流,而传统HiPIMS模式的输出是渐渐爬升的三角波电流;与传统高功率脉冲磁控溅射相比,单位功率下双脉冲高功率脉冲磁控溅射具有更高的基体电流积分以及更多的Ar⁺和Cr⁰数量;引燃脉冲电压为590 V时,双脉冲高功率脉冲磁控溅射单位功率下CrN薄膜沉积速率为2.52μm/（h·kW）,比传统高功率脉冲磁控溅射提高近3倍。