【摘 要】
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电弧离子镀是工业上应用最广泛的真空镀膜技术之一。得益于其极高的离化率（甚至能达到100%）,优良的绕射性。制备的薄膜均匀、致密、结合力好,在功能薄膜和装饰涂层上都有非常大的市场占有率。例如刀具上的耐磨涂层,防腐蚀涂层,家具饰品上的玫瑰金,香槟金等装饰涂层深受喜爱。高效的沉积速率使得该技术能够快速生产大量产品。电弧离子镀最主要的问题是大颗粒的发射。大颗粒限制了该技术在光学薄膜等领域的应用;造成保护涂
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电弧离子镀是工业上应用最广泛的真空镀膜技术之一。得益于其极高的离化率（甚至能达到100%）,优良的绕射性。制备的薄膜均匀、致密、结合力好,在功能薄膜和装饰涂层上都有非常大的市场占有率。例如刀具上的耐磨涂层,防腐蚀涂层,家具饰品上的玫瑰金,香槟金等装饰涂层深受喜爱。高效的沉积速率使得该技术能够快速生产大量产品。电弧离子镀最主要的问题是大颗粒的发射。大颗粒限制了该技术在光学薄膜等领域的应用;造成保护涂层上的缺陷,影响使用寿命;增加了刀具上硬质涂层的粗糙度,降低了表面精度,所以大量的研究人员专注于减少大颗粒,从磁场对弧斑的控制,磁过滤器,工艺参数的优化,靶材毒化等各个方面进行了研究。在先前的工作中,课题组实现了控制弧斑在靶面做径向的缩放运动,使得靶材被均匀刻蚀,减小了熔池,从而减少了大颗粒。本工作重新设计了阴极电弧源,在弧斑缩放运动的前提下,通过阴极附近引入氮气对靶材进行均匀的毒化从而进一步减小熔池来减少大颗粒的产生。通过不同的进气方式研究了阴极靶材毒化的规律。对阴极靶材表面的EDS分析表明:常规进气方式制备氮化钛时,靶面氮原子含量随着氮气流量增加而增加,从15 sccm时的35.0%增加到了 35 sccm时的38.8%;进气环进气时,靶面氮原子含量在38.4%-40.6%之间波动,证明进气环能有效毒化阴极表面;结合大颗粒数量与靶面氮原子含量,发现了毒化的临界值为38%,达到或超过对大颗粒抑制效果最好。常规形式下随着氮气流量的增加大颗粒数量减少,尺寸减小;而进气环模式下大颗粒数量基本维持在2000/mm2。随着氮气流量的增加,虽然常规方式也可以达到相近的大颗粒数量,但是此时氮气流量较大,沉积速率降低到175 nm/min;而进气环方式却可以在保持较高的沉积速率（250 nm/min）同时,有效减少大颗粒数量。验证了近阴极进气加弧斑扫描是一种快速沉积优质氮化钛涂层的新方法。
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