高功率脉冲磁控溅射：脉宽对纯钛薄膜影响探究

"脉冲宽度对高功率脉冲磁控溅射制备纯钛薄膜影响的研究" 高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS或HPPMS）是一种先进的物理气相沉积技术，它在材料表面改性领域具有广阔的应用前景。这项技术利用高功率辉光放电，能够产生较高的峰值能量和金属离子密度，从而更有效地沉积薄膜。景凤娟、尹太磊和黄楠等人的研究专注于理解脉冲宽度如何影响HIPIMS法制备纯钛薄膜的性能。 在实验中，研究人员使用非平衡磁控溅射系统在硅片上沉积纯钛薄膜。他们发现沉积速率与沉积功率之间存在一定的关联性。在平均功率达到5.6kW（133W/cm²）之前，两者呈线性关系。随着功率的增加，沉积速率会超出线性关系，增长约83%，这可能与靶材表面由于高功率而产生的热峰效应有关。 论文中还对比了不同脉冲宽度下薄膜的表面形貌和晶体结构。当平均功率保持在1.2KW，脉冲宽度为50微秒时，所制备的薄膜表面比使用直流磁控溅射（DCMS）在825KW条件下得到的薄膜更为平滑。然而，随着脉冲宽度从50微秒增加到180微秒，钛薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度显著增加。这表明脉宽是控制 HIPIMS 中薄膜晶体结构和尺寸的重要参数。 关键词如“材料表面与界面”、“HIPIMS”、“高功率辉光放电”和“热峰效应”揭示了研究的核心内容。这项工作不仅揭示了脉冲宽度对沉积速率的影响，还深入探讨了其对薄膜微观结构的调控作用，为优化 HIPIMS 工艺提供了理论依据，对于未来在生物材料、航空航天、微电子等领域应用的高性能纯钛薄膜制备具有重要指导意义。 这项研究强调了在HIPIMS过程中，通过精细调整脉冲宽度，可以有效地控制薄膜的生长速率、表面形貌和晶体结构，从而定制出满足特定需求的高性能钛薄膜。这为进一步优化和扩展磁控溅射技术在实际工业生产中的应用提供了新的思路和策略。