收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

等离子体增强沉积C-N-Si超薄保护膜

高鹏  
【摘要】: 近年来随着计算机硬盘技术的高速发展,磁存储密度迅速提高,减小磁头和磁盘间隙成为提高磁存储密度的一种有效技术手段,减小间隙即减小磁头、硬盘保护膜的厚度。未来磁头、硬盘保护膜的厚度要求降到2nm以下,同时要保证其具有优良的耐磨性能和足够的抗腐蚀能力。本文采用微波ECR等离子体增强沉积技术,获得了能够满足使用性能要求的SiCN超薄保护膜。 本文对目前正在使用的硬盘、磁头保护膜:DLC和CN_x薄膜进行了相关的研究。采用等离子体浸没离子注入和沉积技术制备超薄DLC薄膜。制备的DLC薄膜为非晶结构,薄膜厚度达到了纳米量级,并具有表面光滑、致密、摩擦系数低等特点。随着氢气流量比的增加,薄膜的沉积速率逐渐减小;薄膜的表面粗糙度逐渐减小,表面粗糙度为0.159nm;薄膜的摩擦系数减小,摩擦系数最小值达到0.044。但在膜基结合处存在着较宽的过渡区,膜基界面宽展,而注入会对基体造成一定的损伤,这因此限制了该技术在硬盘、磁头保护膜方面的应用,但在MEMS领域却有着广阔的应用前景。 利用等离子体增强沉积技术制备CN_x薄膜,通过提高碳靶溅射功率的方法提高C含量,随着溅射靶功率的增大,薄膜的沉积速率减小,表面粗糙度增大,薄膜结构中sp~3/sp~2的比值降低,薄膜中的N含量降低。溅射靶功率的提高,使薄膜中类石墨结构的增加,促进了薄膜结构中的sp~3键向sp~2键的转化,导致薄膜性能变差。增加N_2流量比以提高薄膜中的N含量,薄膜中的N含量和sp~3/sp~2的比值随之升高;薄膜的摩擦学性能得到提高;N的加入,破坏了sp~2杂化原有的链环结构,使Sp~3键增加。由于实验中选用的溅射靶材较小,而真空室又相对较大,造成等离子体密度有所降低;在溅射过程中等离子体密度的降低,使生成的CN基团不能及时与N_2或N_2~+相结合,而挥发掉,抑制了薄膜的生长。因此,在沉积过程中基体上的负偏压对薄膜生长产生刻蚀作用,薄膜性能不佳,不能满足实际需要。 采用微波ECR等离子体增强非平衡磁控溅射技术制备高质量的超薄Si-C-N薄膜,通过提高碳C含量、调整硅含量、提高N含量、提高离子轰击能量等工艺调整,获得了能满足应用需要的超薄SiCN薄膜。薄膜最佳工艺参数为:碳靶溅射偏压-600V,硅靶溅射功率250W,N_2/Ar=0.067,沉积负偏压-150V。当膜厚为1.8nm时,通过腐蚀和摩擦学等表征手段,结果显示薄膜具有良好的抗腐蚀(0.1mol/l的乙酸溶液,浸泡12h)和耐磨性能(GCr15,载荷400mN,2mm/s往复式滑动20min),能够满足实际性能要求。其中,薄膜中的碳含量随着碳靶溅射偏压的增加而增加,薄膜中的C-N含量也呈增大趋势;N_2流量的提高使Ar~+对薄膜生长表面的轰击作用减弱,出现硅靶中毒现象,薄膜变得不够致密;硅靶功率的增加使薄膜中的Si含量增加,过高的Si靶溅射功率使薄膜中的Si-Si键含量增加,薄膜机械性能降低;适当的离子轰击能量可以改善薄膜的性能;薄膜的硬度和摩擦学性能与薄膜中的C-N键含量有关;而薄膜的光学性能与Si-N键含量密切相关。超薄膜的XPS结果表明在Si-N键合中,N/Si的原子百分比为1.33,近似为Si_3N_4相结构配比;在C-Si键合中,C/Si的原子百分比为1,近似为SiC相结构配比。薄膜非晶结构因此可视为由SiN和SiC所构成的四面体局域结构通过C相连而形成非晶薄膜结构,化学式可以描述为(Si_3N_4)-(SiC)_2-C_6。


知网文化
【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 杜凯;涂海燕;张林;张厚琼;周兰;;超薄薄膜靶制备技术及工艺[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
2 涂海燕;张厚琼;周兰;;超薄薄膜靶制备技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
3 张林;杜凯;罗炫;涂海燕;张厚琼;周兰;;靶材料研究[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
4 何小龙;张国良;卞凤鸣;;HDPE产品和技术应用进展[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 高鹏;等离子体增强沉积C-N-Si超薄保护膜[D];大连理工大学;2007年
2 于晓慧;新型高性能聚酰亚胺超薄薄膜的结构设计、制备及研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 江招镇;超高真空超薄薄膜蒸发系统及CdS薄膜生长研究[D];南京大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 行业;希悦尔公司推出29层超薄薄膜[N];中国包装报;2010年
2 赵艳秋 穆强 编译;原子层淀积点亮超薄薄膜未来[N];中国电子报;2002年
3 ;耐脏防水超薄膜[N];新华每日电讯;2005年
4 陈葳;热塑性聚酰亚胺材料开发成热点[N];中国化工报;2003年
5 丘 兰;老人慎穿保暖内衣[N];中国中医药报;2006年
6 车文斌;成都造玉米塑料:超薄超前[N];中国包装报;2008年
7 重庆市渝北区两路镇 小琴;保暖内衣不要贴身穿[N];保健时报;2003年
8 周祥兴;塑料薄膜常用生产方法[N];中国包装报;2002年
9 赵江;薄膜厚度的常用测量方法[N];中国包装报;2004年
10 饶兴鹤;三大电子工业气体需求激增[N];中国化工报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978