LabVIEW系统实现实时监测脉冲电源反应磁控溅射

"这篇论文详细介绍了使用LabVIEW系统实时监控脉冲电源在反应磁控溅射中的应用，特别是在制备ZrNx薄膜涂层的过程。研究发现，脉冲参数对ZrNx薄膜的结晶状态有显著影响，并且氮气流量与ZrN薄膜的晶体取向和晶粒尺寸直接相关。" 在现代材料科学中，脉冲电源被广泛用于反应磁控溅射（reactive magnetron sputtering）工艺，因为它能提供极高密度的等离子体，从而实现高效的薄膜沉积。在这个过程中，脉冲电源能够精确控制能量的瞬间释放，这对于形成高质量、高密度的薄膜至关重要。台湾大学的研究团队旨在开发一种基于LabVIEW技术的实时监控系统，以优化脉冲电源在现代脉冲等离子体涂层工艺中的性能。 LabVIEW，全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程环境，特别适合于数据采集、测量和控制系统的设计。在这项研究中，LabVIEW系统被用来监测脉冲电源的工作状态，从而实时获取并分析关键工艺参数，如脉冲频率、脉宽和功率等。 研究人员通过改变氮气（N2）的流量，研究了其对在p型（100）硅片上沉积ZrNx薄膜的影响。实验结果表明，这些特定的脉冲参数可以显著改变薄膜的结晶状态。例如，不同氮气流量会导致ZrNx薄膜的晶体结构变化，可能会影响薄膜的光学性质、机械性能和化学稳定性。此外，氮气流量还直接影响ZrN薄膜的晶体取向和晶粒尺寸，这可能对薄膜的电学特性、热稳定性和耐腐蚀性有深远影响。 利用LabVIEW系统进行实时监控，研究人员能够快速调整脉冲电源参数，以优化薄膜的性能，满足特定应用的需求。这一方法不仅提高了沉积过程的控制精度，也为理解脉冲电源在反应磁控溅射中的作用机理提供了有价值的数据。 这项研究展示了LabVIEW系统在脉冲电源监控和反应磁控溅射工艺优化中的潜力，对于推动先进涂层技术的发展具有重要意义。通过实时监控和精确控制脉冲电源，科研人员和工程师可以更有效地开发出具有优异性能的ZrNx薄膜以及其他高性能薄膜材料，应用于半导体、航空航天、能源和生物医学等多个领域。