偏壓(Bias)是(shì)指在鍍膜過程中(zhōng)施加在基體上的負電壓。偏壓電(diàn)源的正極(jí)接到真空室上,同時真空室接地(dì),偏壓的負極接到(dào)工件上(shàng)。由(yóu)於大地的電壓一般認為是零電(diàn)位(wèi),所以工件上的電壓習(xí)慣(guàn)說負偏壓,簡稱偏(piān)壓。
負偏(piān)壓的作用提供粒子(zǐ)能量(liàng);
對於基片的加熱效(xiào)應;
清除基片上吸附的氣體和油(yóu)汙等,有(yǒu)利於提高膜層結合強度;
活化基體表麵;
對電弧(hú)離子鍍(Arc Ion Plating)中(zhōng)的(de)大顆(kē)粒有淨化作用;
偏壓(yā)的分類根據波形可分(fèn)為:
直流偏壓
直流脈衝偏壓(yā)
直流疊加脈衝偏壓(yā)
雙極性脈衝偏壓
直流偏(piān)壓和脈衝偏壓的比較
傳統的電(diàn)弧離子鍍是在基片台上施加直(zhí)流負偏壓控製離子轟擊(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(wēn)度低的(de)基體上(shàng)沉積硬質膜。
高能(néng)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能的硬質薄膜。
直流(liú)偏壓電弧離子鍍工藝中,為了抑(yì)製因離子對(duì)基體表麵連續轟(hōng)擊(jī)而導(dǎo)致的基(jī)體溫(wēn)度過高,主要采取減(jiǎn)少沉積功率、縮短沉積時間(jiān)、采用間歇沉積方式等措施來降低沉積溫度,這些措施(shī)可(kě)以概括地稱為(wéi)能量控製法'這種方(fāng)法雖然(rán)可以降低沉積溫度,但也使薄膜的某些性能下降,同時還降低了生產效率和(hé)薄膜質量的穩定性,因(yīn)此,難以推(tuī)廣應(yīng)用(yòng)。
脈衝偏壓電弧離子(zǐ)鍍工藝中,由於離子是以非連續的脈衝方式轟擊基體(tǐ)表麵,所以通過調節脈衝偏壓的占空比,可改變基體內部(bù)與表麵之間的溫度梯度,進而改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目的。這樣就可以把(bǎ)施加偏壓的脈衝高度與工件溫度獨立分開(kāi)(互不影響或影(yǐng)響很小)調節,利用(yòng)高壓脈衝來獲得高能離子(zǐ)的轟擊效應以改善薄膜的組織和性能,通過降低占空(kōng)比來減小離子轟擊(jī)的總加熱效應以降低沉積溫度。
偏壓(yā)對(duì)膜層的影響(xiǎng)
偏壓對膜層的影響機製是很複雜的(de),下麵列出了一些主要影響,可以根據(jù)自己的使用工(gōng)藝,觀察總結,就可以很快(kuài)摸清偏壓對膜層(céng)的影響規律。
膜層結構、結晶構造取向、組織結構
沉積速率
大顆粒淨化
膜層硬(yìng)度
膜層致密度
表麵形貌(mào)
內應力(lì)