陰極真空電弧法製備CoCrCuFeNi薄膜之研究

Deposition of CoCrCuFeNi Films with Cathodic Vacuum Arc Deposition Apparatus

謝涵嵋(HASH(0x1c117e60))

指導教授 ： 葉均蔚

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2008年)

摘要

本研究延續磁控濺鍍法濺鍍高熵合金薄膜的研究成果，首先嘗試工具模具常用的陰極真空電弧法來鍍製高熵合金薄膜。以CrFeCoNiCu五元等莫耳高熵合金為靶材，採不同的過濾方式：無過濾模式、不鏽鋼過濾網模式及磁過濾管過濾模式加以鍍製，而在磁過濾模式中更以不同的工作距離、不同濺鍍位置和基板偏壓作為變量，以觀察其微結構、晶體結構與奈米壓痕硬度的變化。
實驗結果發現，在不鏽鋼過濾網模式中，使用60 mesh過濾網過濾許多5~10 μm的液滴顆粒，但是薄膜並不平整，進一步使用200 mesh過濾網，加大偏壓吸引更多離子，發現薄膜有隨偏壓增加變厚趨勢，但是濺鍍速率偏低。
在磁過濾管過濾模式中，發現離子會受到勞倫茲力(Lorentz force) ，產生向心加速度集中成四公分半徑離子束，離子束集中使得薄膜厚度從離子束中央720 nm慢慢降低到邊緣100 nm。另外工作距離增加時，薄膜厚度也隨之降低，但是液滴顆粒並無明顯改變。
因為離子轟擊效應，偏壓加大會使薄膜厚度變薄。但由於離子動能大在表面重新排列，使薄膜緻密性加大，薄膜應力也隨之變大，在偏壓-125 V出現薄膜最大硬度15.3 GPa。
比較無過濾、不鏽鋼過濾網與磁過濾模式，其中磁過濾模式，能使陰極點速度加快，本質上增加離子量與降低液滴顆粒，雖然在SEM觀察下有1 µm大小之顆粒，但肉眼觀察表面形貌，有光亮表面且有良好鏡面反射，已經有機會作為工業上之用途，顯示高熵合金也可利用陰極真空放電被覆法製備出良好性質。

關鍵字

高熵合金 ； 薄膜 ； AIP

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參考文獻

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