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高离化率电-磁场协同增强HiPIMS高速沉积特性
被引量:
3
1
作者
李春伟
田修波
+1 位作者
姜雪松
徐淑艳
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期84-92,共9页
为了使高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在保持高离化率的条件下实现HiPIMS高速沉积过程,采用电场与磁场双外场协同作用改善HiPIMS放电与沉积特性.研究了电-磁场协同增强HiPIMS((E-MF)HiPIMS)和常规HiPIMS制备钒膜时的基体离子电流密度...
为了使高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在保持高离化率的条件下实现HiPIMS高速沉积过程,采用电场与磁场双外场协同作用改善HiPIMS放电与沉积特性.研究了电-磁场协同增强HiPIMS((E-MF)HiPIMS)和常规HiPIMS制备钒膜时的基体离子电流密度、发射光谱、钒膜表面形貌及表面粗糙度、截面形貌及沉积速率等,并探讨了(E-MF)HiPIMS模式的放电机理.研究表明:与HiPIMS相比,钒靶(E-MF)HiPIMS放电时的平板工件基体离子电流密度峰值增加了6倍,铜靶(E-MF)HiPIMS放电时的筒状工件基体离子电流密度峰值增加了13倍.(E-MF)HiPIMS放电时的Ar 0谱线、Ar+谱线、V 0谱线和V+谱线强度均显著增强,氩和钒的粒子离化率增加.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜由V(111)和V(211)组成.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜表面更加光滑平整且表面粗糙度由15.0 nm减小为9.6 nm;钒膜生长结构更加致密且沉积速率增加了约30%,而筒状工件转动条件下(E-MF)HiPIMS制备的铜膜的沉积速率增加了约50%.(E-MF)HiPIMS是一种高离化率高沉积速率的新型放电模式,该方法可有效规避常规HiPIMS较低沉积速率的技术缺陷.
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关键词
高功率脉冲磁控溅射
钒膜
离化率
沉积速率
基体离子电流密度
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职称材料
外部磁场对电-磁场协同增强HiPIMS放电及V膜沉积与性能的调制
被引量:
1
2
作者
李春伟
田修波
+1 位作者
姜雪松
陈春晟
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期144-152,共9页
为了获得新型HiPIMS稳定放电及制备优质膜层时的最优外部磁场参数,研究外部磁场变化对电-磁场协同增强高功率脉冲磁控溅射((E-MF)HiPIMS)放电及沉积特性的调制过程。在其他工艺参数保持不变的情况下,研究了外部磁场(线圈电流)对HiPIMS钒...
为了获得新型HiPIMS稳定放电及制备优质膜层时的最优外部磁场参数,研究外部磁场变化对电-磁场协同增强高功率脉冲磁控溅射((E-MF)HiPIMS)放电及沉积特性的调制过程。在其他工艺参数保持不变的情况下,研究了外部磁场(线圈电流)对HiPIMS钒(V)靶放电规律以及V膜微观结构和性能的影响。采用数字示波器监测HiPIMS放电行为,利用XRD、SEM、AFM、摩擦磨损试验机及电化学腐蚀法等表面分析方法,研究V膜相结构、表面形貌、截面形貌、耐摩擦磨损性能及耐腐蚀性能等沉积特性。结果表明:随线圈电流的增加,基体离子电流密度逐渐增加,当线圈电流为6 A时基体离子电流密度最高可达209.2 mA/cm^(2)。V膜的相结构仅为V(111)但其晶面衍射峰强度随线圈电流的增加而逐渐增加。V膜表面呈现出典型的圆凹坑状形貌特征,其表面粗糙度先减小后增大且最小仅为10 nm。当线圈电流(<4 A)较低时V膜生长表现为致密细小的晶体生长结构,膜层沉积速率随着线圈电流的增加而增加。当线圈电流为4 A时,V膜样品的摩擦系数最小、耐磨性最优,同时V膜样品具有最好的耐蚀性。
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关键词
高功率脉冲磁控溅射
线圈
电流
基体离子电流密度
钒膜
沉积速率
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职称材料
题名
高离化率电-磁场协同增强HiPIMS高速沉积特性
被引量:
3
1
作者
李春伟
田修波
姜雪松
徐淑艳
机构
东北林业大学工程技术学院
先进焊接与连接国家重点实验室(哈尔滨工业大学)
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期84-92,共9页
基金
中央高校基本科研业务费专项资金(2572018BL09)
黑龙江省自然科学基金(LH2019E001)。
文摘
为了使高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在保持高离化率的条件下实现HiPIMS高速沉积过程,采用电场与磁场双外场协同作用改善HiPIMS放电与沉积特性.研究了电-磁场协同增强HiPIMS((E-MF)HiPIMS)和常规HiPIMS制备钒膜时的基体离子电流密度、发射光谱、钒膜表面形貌及表面粗糙度、截面形貌及沉积速率等,并探讨了(E-MF)HiPIMS模式的放电机理.研究表明:与HiPIMS相比,钒靶(E-MF)HiPIMS放电时的平板工件基体离子电流密度峰值增加了6倍,铜靶(E-MF)HiPIMS放电时的筒状工件基体离子电流密度峰值增加了13倍.(E-MF)HiPIMS放电时的Ar 0谱线、Ar+谱线、V 0谱线和V+谱线强度均显著增强,氩和钒的粒子离化率增加.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜由V(111)和V(211)组成.(E-MF)HiPIMS制备的钒膜表面更加光滑平整且表面粗糙度由15.0 nm减小为9.6 nm;钒膜生长结构更加致密且沉积速率增加了约30%,而筒状工件转动条件下(E-MF)HiPIMS制备的铜膜的沉积速率增加了约50%.(E-MF)HiPIMS是一种高离化率高沉积速率的新型放电模式,该方法可有效规避常规HiPIMS较低沉积速率的技术缺陷.
关键词
高功率脉冲磁控溅射
钒膜
离化率
沉积速率
基体离子电流密度
Keywords
high power impulse magnetron sputtering
vanadium films
ionization rate
deposition rate
substrate ion current density
分类号
TG174.444 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
外部磁场对电-磁场协同增强HiPIMS放电及V膜沉积与性能的调制
被引量:
1
2
作者
李春伟
田修波
姜雪松
陈春晟
机构
东北林业大学工程技术学院
先进焊接与连接国家重点实验室(哈尔滨工业大学)
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期144-152,共9页
基金
中央高校基本科研业务费专项(2572018BL09)
黑龙江省自然科学基金(LH2019E001)。
文摘
为了获得新型HiPIMS稳定放电及制备优质膜层时的最优外部磁场参数,研究外部磁场变化对电-磁场协同增强高功率脉冲磁控溅射((E-MF)HiPIMS)放电及沉积特性的调制过程。在其他工艺参数保持不变的情况下,研究了外部磁场(线圈电流)对HiPIMS钒(V)靶放电规律以及V膜微观结构和性能的影响。采用数字示波器监测HiPIMS放电行为,利用XRD、SEM、AFM、摩擦磨损试验机及电化学腐蚀法等表面分析方法,研究V膜相结构、表面形貌、截面形貌、耐摩擦磨损性能及耐腐蚀性能等沉积特性。结果表明:随线圈电流的增加,基体离子电流密度逐渐增加,当线圈电流为6 A时基体离子电流密度最高可达209.2 mA/cm^(2)。V膜的相结构仅为V(111)但其晶面衍射峰强度随线圈电流的增加而逐渐增加。V膜表面呈现出典型的圆凹坑状形貌特征,其表面粗糙度先减小后增大且最小仅为10 nm。当线圈电流(<4 A)较低时V膜生长表现为致密细小的晶体生长结构,膜层沉积速率随着线圈电流的增加而增加。当线圈电流为4 A时,V膜样品的摩擦系数最小、耐磨性最优,同时V膜样品具有最好的耐蚀性。
关键词
高功率脉冲磁控溅射
线圈
电流
基体离子电流密度
钒膜
沉积速率
Keywords
high power impulse magnetron sputtering
coil current
substrate ion current density
vanadium film
deposition rate
分类号
TG174.444 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高离化率电-磁场协同增强HiPIMS高速沉积特性
李春伟
田修波
姜雪松
徐淑艳
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
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职称材料
2
外部磁场对电-磁场协同增强HiPIMS放电及V膜沉积与性能的调制
李春伟
田修波
姜雪松
陈春晟
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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