偏壓(Bias)是指在鍍膜過(guò)程中施加在基(jī)體上的負電壓。偏壓電源的正(zhèng)極(jí)接到真(zhēn)空室(shì)上,同時真(zhēn)空室接地,偏壓的負極接到工件上。由於大地(dì)的電壓一般認為是零電位,所以工件上的電壓習慣說負偏壓(yā),簡稱偏(piān)壓。
負偏壓的作用提供粒(lì)子能量;
對於基片(piàn)的(de)加熱效應;
清除基片上(shàng)吸附的氣體和油汙等,有利於提高膜層(céng)結合強度;
活化基體表麵;
對電弧離子鍍(Arc Ion Plating)中的大顆粒有淨化作用;
偏壓(yā)的分類根據波形可分為:
直流偏壓
直流脈衝偏壓
直流疊加脈衝(chōng)偏壓(yā)
雙極性(xìng)脈衝偏壓
直流偏(piān)壓和脈(mò)衝偏壓的比較
傳統的電(diàn)弧離子鍍是在基片台上施加直流負偏壓控製(zhì)離子轟擊(jī)能量, 這種沉積工藝存在以下缺點:
基體溫升高, 不利於在回火溫度低的基體上沉(chén)積硬質膜(mó)。
高能(néng)離子轟擊造成嚴重的濺射, 不能簡單通過(guò)提高離子(zǐ)轟擊能量合成高反應閾能的硬(yìng)質薄膜。
直流偏(piān)壓電弧離子鍍工藝中(zhōng),為了抑製因離子對基體表麵連續轟擊而導致的基體溫度(dù)過高,主要采取(qǔ)減少沉(chén)積功率、縮短沉積時間、采用間歇沉積方式等措施來降低沉積溫度,這些措施可以概括地稱為能(néng)量控製法'這種方法雖然(rán)可以降低沉積溫度,但也使薄膜的某些性能下降,同時(shí)還降低了生產效率和薄膜質量的穩定性,因此,難以推廣應用。
脈衝偏壓電弧(hú)離(lí)子(zǐ)鍍工(gōng)藝中(zhōng),由於(yú)離子是以非連續的(de)脈衝方式轟擊基體(tǐ)表麵,所以通過調節脈(mò)衝偏壓的占(zhàn)空比,可改變基體內部與表麵之間的溫度梯度,進而改(gǎi)變基體內部與表麵之間熱的均衡補償效果,達到調控沉積溫度的(de)目的。這樣就可以把施加偏壓(yā)的脈衝高度與工件溫度獨(dú)立分開(互不影響或影響很小)調節(jiē),利用高壓脈衝來獲得高能離子的轟擊效應以改(gǎi)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(jiā)熱效應(yīng)以降低沉積溫度。
偏壓對膜(mó)層的影響
偏壓(yā)對膜層的影響(xiǎng)機製是很複雜的,下麵列出了一些主要影響,可以根據自(zì)己的使用工藝,觀察總(zǒng)結,就可以很快摸清偏壓對膜層的影(yǐng)響(xiǎng)規律。
膜層結構、結晶構造取向、組織結構(gòu)
沉積速(sù)率
大顆粒淨化
膜層硬度
膜層(céng)致(zhì)密度
表(biǎo)麵形貌
內應力