论文部分内容阅读
本文采用射频磁控溅射技术在Si基底上制备了三种不同调制周期的B-Ti复合桥膜,探究了工作气压和溅射功率对薄膜沉积速率及薄膜质量的影响,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和X-射线衍射仪(XRD)对薄膜的表/截面形貌、元素成分、价态及晶型结构进行了表征。结果表明,B薄膜的沉积速率随着溅射功率的增加而增大,功率大于150W时增长变缓,随着工作气压的变大B薄膜沉积速率先增大后减小,在0.3Pa时最大。Ti薄膜在工作气压为0.6Pa时颗粒均匀,溅射功率为150W时致密平整。FE-SEM表明工作气压为0.3Pa,溅射功率为150W的B薄膜最致密平整,工作气压为0.6Pa,溅射功率为150W的Ti薄膜颗粒分布均匀。B薄膜的最佳制备工艺条件：工作气压为0.3Pa、溅射功率为150W；Ti薄膜的最佳制备工艺条件为工作气压0.6Pa、溅射功率为150W。FE-SEM、AFM观察不同调制周期的B-Ti复合薄膜形貌,发现制备的薄膜表面为均匀致密的细小颗粒,薄膜分层明显且结合紧密。EDS、XPS谱图显示薄膜成分较纯净,杂质元素较少。XRD分析结果显示制备的B薄膜为弱晶型,存在晶态的B203,Ti薄膜和B-Ti复合薄膜为典型的非晶态结构。采用差示扫描量热分析(DSC)对复合薄膜进行热分析,发现B-Ti复合薄膜在600℃-800℃发生放热反应,最大放热量约为1300J·g-1,XRD结果显示反应后生成了晶态的TiB2。计算不同调制周期的B-Ti复合桥膜的放热反应活化能分别为E1T=50.885KJ·mol-1、E2T=41.568KJ·mo1-1和E4T=30.74KJ·mol-1。电爆实验结果表明在120V时触发的复合桥膜爆炸反应彻底,电爆时产生了溅射火花,持续时间在200gs-400μs,溅射距离可达十几毫米。原子发射双光谱法测定的复合桥膜电爆温度平均为6500K-7500K,最高可达9000K。