射頻磁控偏壓濺鍍TiVCrZrTa 氮化物薄膜之研究

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Title:	射頻磁控偏壓濺鍍TiVCrZrTa 氮化物薄膜之研究
Authors:	江政忠
Contributors:	光電系統工程系
Keywords:	氮化物硬質薄膜、基板偏壓、高熵合金薄膜、薄膜微結構、薄膜機械性質。
Date:	2011-12
Issue Date:	2012-05-10 14:51:04 (UTC+8)
Abstract:	改善耐久性材料耗損，表面鍍膜是一種有效的方法，目前高熵合金屬於開發中階段，透過適當的合金配方組成，可提昇高硬度、高加工硬化、耐高溫軟化、耐高溫氧化、耐腐蝕、高電阻率等特性，因此本計畫使用射頻磁控反應濺鍍法濺鍍 TiVCrZrTa等莫耳五元高熵合金靶材，成功地製鍍高熵合金 TiVCrZrTa氮化物硬質薄膜，探討在不同基板偏壓參數下 (0V－-120V)所製鍍之(TiVCrZrTa)N薄膜特性及微結構，採用 Ti、Cr、V、Ta、和 Zr等五種元素來配置，主要是因為這五種元素的薄膜特色較為相近，都具備了抗磨損、耐高溫及抗腐蝕等特性。實驗結果顯示 (TiVCrZrTa)N薄膜的濺鍍速率及表面粗糙度隨著基板偏壓增加而降低， (TiVCrZrTa)N薄膜的硬度及應力皆隨著施加基板偏壓增高而逐漸上升，且繞射峰原本為(111)方向逐漸轉變成以(200)方向為主，同時薄膜 Ta、Zr的含量會提高，這是因為再濺射關係，而比其他原子更不容易離開薄膜表面。在施加基板偏壓為-100 V時，(TiVCrZrTa)N薄膜有最高硬度值約為 31 GPa，但同時壓縮應力也達到最高值 2.4 GPa左右，比不施加基板偏壓的薄膜硬度值高出 4~5 GPa左右，薄膜的壓縮應力也相對提高了 0.75 GPa左右。
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