射頻濺射法製備納米二硫化鎢薄膜
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- 分類:鎢的知識
- 發佈於:2017-08-17, 週四 08:18
- 作者 weiping
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二硫化鎢是一種優秀的固體潤滑材料,在超固體潤滑領域具有極高的應用價值,特別是在減小微機械系統、航空航太工業中的摩擦和磨損,在提高其性能及壽命方面具有很強的應用空間。
二硫化鎢薄膜材料由於具有層狀結構,且具有較低的硬度和較好的高溫穩定性,很適合作為特殊環境下摩擦部件的固體潤滑劑。近年來,國內對二硫化鎢薄膜的研究越來越多,二硫化鎢薄膜的製備方法可謂百家爭鳴,其最主要的製備方法有射頻濺射法、反應磁控濺射和化學沉積法三種。
射頻濺射法是目前最常用的獲得二硫化鎢薄膜的方法之一。射頻濺射法晶體生長,是指採用射頻濺射的手段使組成晶體的組分原料氣化,然後再結晶的技術來生長晶體的方法。射頻濺射是適用於各種金屬和非金屬材料的一種濺射沉積方法,其頻率區間為5~30MHz,國際上通常採用13.56MHz的頻率。主要用來進行薄膜製備,也可以製備小尺寸的晶體。
採用純度為 99.99 %的 WS2 粉末經冷壓成形制成WS2 靶材,在不銹鋼基片上將表面進行機械拋光後,對表面進行超聲波清洗。本底真空為 3 ×10-3Pa,充入氬氣至工作壓力 1Pa,濺射功率 30W,沉積時間 1h,使 WS2 沉積在基片上形成薄膜 。
射頻濺射法制出的二硫化鎢薄膜表面整體平滑, 在SEM下觀察,沒有空洞和間隙等缺陷,緻密度高,品質較好。並且不同工作氣壓、不同濺射功率和沉積時間的樣品表面形貌相似, 沒有明顯變化。
射頻濺射法與其它濺射方法相比,具有靶材適用材料範圍廣,濺射功率調節方便; 沉積速率高的優點,採用射頻濺射方法提高沉積產額時,可以避免其它方法普遍存在的電壓大幅度提高的情況出現。同時,通過調整放電阻抗和電源阻抗匹配,可以有效地輸入射頻功率。
通過射頻濺射法可較為直接的獲得薄膜,但薄膜的化學成分即薄膜中 S /W會隨工作壓力和濺射功率的變化發生改變。通過這種方法獲得的薄膜一般為非晶態結構。但通過對濺射壓力、功率等工藝參數的嚴格控制,濺射法仍然是實驗室製備或單件小工件生產的重要方法。
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