魏荣华关于等离子增强磁控溅射的研究
本帖最后由 thunder17 于 2015-7-9 20:26 编辑传统的PVD镀膜技术形成的膜层厚度一般在1μm左右，而美国西南研究所的魏荣华（Ronghua Wei）利用等离子增强磁控溅射（Plasma Enhanced Magnetron Sputtering，PEMS）技术成功制备厚度可达40μm的厚膜，这种厚膜在防硬物冲蚀方面有着广泛的应用前景。例如应用于喷气式发动机压缩机叶片、高压汽轮机叶片等。本文将简要介绍其研究成果。
上图是PEMS设备示意图。从图中可以看出PEMS与普通的磁控溅射相比无非是在中空室中加入了一个外加灯丝，作为电子发射源。但是这种改进的作用是显著的，其电流密度提高了近25倍。制备出的薄膜在硬度，摩檫学性能以及耐冲蚀性能等方面均显著提高。
在此基础上，魏荣华教授制备了多种氮化物的涂层，并对其工艺参数进行了优化。
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其中，TiSiN薄膜具有较高的硬度及热稳定性，但其摩擦系数较高，加入C会使其性能有所改善。在其文章中，魏教授对于引入硅的办法进行了论述，其主要采用有机气体TMS（tetramethyl silicane）、HMDSN（hexamethyldisilazane）引入Si、C，这种方法与使用镶嵌靶相比薄膜成分更加可控，并且气体不易燃，更加安全。
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其他研究者在TiSiCN四元组分的基础上又有分别在其中加入了O、Al、Cr。O元素加入后，TiSiCN薄膜的硬度有所下降，摩擦系数有所上升，但结合强度显著提高。
Al、Cr元素加入后，TiSiCN薄膜的硬度及韧性均有所下降，但其热硬性有所增加。
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