- 學位論文
磁過濾陰極真空電弧法製備Al0.5CoCrCu1.5FeNi高熵合金薄膜之研究
Deposition of Al0.5CoCrCu1.5FeNi Films with Filtered Cathodic Vacuum Arc Deposition Apparatus
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摘要
本研究以磁過濾模式陰極真空電弧法製備Al0.5CoCrCu1.5FeNi高熵合金薄膜，探討不同製程參數對於薄膜結構、成份以及機械性質的影響。此外，也探討不同製程條件對於膜中大顆粒密度的影響，並對大顆粒在磁過濾管中的行進機制進行討論。 實驗結果發現，隨著過濾管磁場增加，鍍膜速率明顯得到提升，薄膜中的氮含量亦上升，歸因於磁場增加有助於電漿離子濃度及能量的提升；在增加氮氣流率下，鍍膜速率有先升後降的趨勢，歸因於初期靶材的毒化不明顯，氮含量亦增加，在RN = 20%時僅趨於飽和值25 at.%，是因為只有Al、Cr與氮強鍵結，薄膜由FCC結構轉為非晶，則因為小原子氮的增加促進非晶化。在增加基板偏壓中，鍍膜速率有先升後降的趨勢，是因為電漿離子有更強的吸引力及更強再濺射效應的消長，薄膜由非晶逐漸轉為FCC結構，是因為偏壓下原子的移動率增加，由於偏壓使緻密度提升，殘留壓應力與硬度也得到提升，偏壓在-150 V呈最大硬度值12 GPa。在減少工作壓力下，因與氣體分子的碰撞減少，鍍膜速率有上升趨勢，而薄膜由單一FCC結構轉變為兩個FCC結構，富Cu及缺Cu相。 在不同製程條件下探討薄膜中大顆粒密度的影響，發現使用銅箔擋板或不鏽鋼網貼覆管壁皆無法降低顆粒密度，而在使用鋁箔紙縮減過濾管截面積時，可以明顯降低顆粒密度，使薄膜表面平整性得到改善。 由於未施加磁場，基板不產生鍍膜及大顆粒，而施加磁場，可增加電漿濃度，進而增加膜厚及大顆粒密度，又大顆粒密度分佈與電漿濃度分佈類似，因此顆粒在磁過濾管中主要採電漿乘載方式，因電漿離子的碰撞提供顆粒行進的動量，使顆粒隨著電漿到達過濾管出口並共沈積於基板上。
參考文獻
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