偏壓(Bias)是指在鍍膜過程(chéng)中施加在基體上的負電壓。偏壓電源的正(zhèng)極(jí)接到真空室上,同(tóng)時真(zhēn)空室接地,偏壓的負極接到工件上。由於大地的電壓一般認(rèn)為是零電位,所以(yǐ)工件(jiàn)上的(de)電壓習慣說負偏(piān)壓,簡稱偏壓(yā)。
負偏壓的作用提供粒子能量;
對於基片的加熱效應;
清除基(jī)片(piàn)上吸附的氣體(tǐ)和油(yóu)汙等(děng),有利於提高膜(mó)層結合強度;
活化基體表麵(miàn);
對電弧離(lí)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(mò)衝偏壓
直流疊(dié)加脈(mò)衝偏壓
雙極(jí)性脈衝偏壓
直流偏壓和脈衝偏壓的(de)比(bǐ)較
傳統的電弧離子鍍是在基(jī)片台上(shàng)施加直流負偏壓控製離(lí)子轟擊(jī)能量, 這種沉(chén)積工藝存在以下缺點:
基體溫升高, 不(bú)利於在回火溫度低(dī)的基體上沉積硬質膜。
高(gāo)能離子轟擊造成嚴重的濺射, 不能簡單通過提高離子轟擊能量合成高反應閾(yù)能的硬(yìng)質薄膜。
直流偏壓電弧離子鍍工藝中,為(wéi)了抑(yì)製因離子對基體表麵連續轟擊而導致的基(jī)體溫度過高,主要(yào)采取減少沉積功率、縮短沉積時間、采用間歇沉積方(fāng)式等措施來降低沉積溫度(dù),這些措(cuò)施可以(yǐ)概(gài)括地稱為能量控製法'這種方法雖然可以降(jiàng)低沉積溫度,但也使薄膜的某些性能下降,同時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。
脈衝偏壓電弧離(lí)子鍍工藝中,由(yóu)於離子是以非連續的脈衝方式轟擊基體表麵,所以通過調節(jiē)脈衝偏壓的占空比(bǐ),可改變基體內(nèi)部與表麵之間的溫度梯度,進(jìn)而改變(biàn)基體內部(bù)與表麵之間熱的均衡補償效果,達到調控沉積(jī)溫度(dù)的目(mù)的。這樣就可以把施加偏(piān)壓的脈(mò)衝高度與工件溫度獨立分(fèn)開(互不影響或影響很小)調節,利用高壓脈衝來獲得高能離子的轟擊效應以改善薄膜的(de)組織和性能,通過降低占空比來減小離子轟擊的總加熱效應以(yǐ)降低沉積溫度。
偏壓對膜層的影響
偏壓對膜層的影響(xiǎng)機(jī)製是很複雜的,下麵列(liè)出了一些主要影響,可以根據自己的使用工藝(yì),觀(guān)察總結,就可以很快摸清偏壓對膜層的影響規律。
膜層結構、結晶構造取向、組織結(jié)構
沉積速率
大顆粒淨化
膜層硬度
膜層致密度
表麵形貌
內應力