反应磁控溅射法制备纳米二硫化钨薄膜

二硫化钨是一种优秀的固体润滑材料，在超固体润滑领域具有极高的应用价值，尤其是其在航空航天工业中的作用，在同样的条件下，二硫化钨具有比石墨和二硫化钼更强的润滑作用，在提高性能及寿命方面具有很强的应用空间。

二硫化钨薄膜材料由于具有层状结构，且具有较低的硬度和较好的高温稳定性，很适合作为特殊环境下摩擦部件的固体润滑剂。目前国内最主要的制备方法有射频溅射法、反应磁控溅射和化学沉积法三种。

反应磁控溅射法是采用高能的惰性气体和硫化氢混合气体离子轰击纯钨靶，溅射出的原子与硫化氢气体裂解出的硫离子发生反应后沉积在基体上形成薄膜。与射频溅射法一样，反应磁控溅射也是目前最常用的获得 WS₂ 薄膜的方法之一。

采用反应磁控溅射法在石英基片上制备WS2薄膜。采用的是纯度为99.95% 的钨靶，基片与靶材相距10 cm，本底真空为4× 10^-4 Pa，充入氩气，工作压力为 1～ 6Pa，溅射功率 100w。通过此方法可获得具有基面取向的 WS₂ 薄膜。

反应磁控溅射法的工作机理是，低能离子碰撞靶表面时，不能从固体表面直接把原子溅射出来，而是把动量转移给被碰撞的原子，引起晶格点阵上原子的连锁式碰撞，这种碰撞将沿着晶体点阵的各个方向进行，同时碰撞在原子最紧密排列的方向最有效，结果晶体表面的原子从近邻原子那里得到愈来愈大的能量，如果这一能量大于原子的结合能，则原子就会被溅射出来。与加入到惰性工作气体中的活性气体离子发生反应生成化合物颗粒，从而形成与靶材成分不同的化合物薄膜。

反应磁控溅射所用的靶材料单元素靶或多元素靶和反应气体等很容易获得高的纯度,因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。并且，在反应磁控溅射沉积过程中,基板温度一般不会太高。而且成膜过程通常也并不要求对基板进行很高温度的加热,因此对基板材料的限制较少。反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜,并能实现单机年产值上百万平方米镀膜的工业化生产。

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