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不平凡的钒靶HiPIMS（放电区直径约３０ｍｍ放电电流达１４０Ａ）
金属钒（V）作为一种高熔点的稀有金属材料，常与铌、钽、钨、钼并称为难熔金属。金属钒具有耐盐酸和硫酸的性能，并且耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。在某些特殊的重要场合，金属V薄膜常被用来作为高温隔离防护涂层，因此开展V靶HIPIMS放电特性方面的研究工作具有重要的意义。 不同氩气气压下，随着靶脉冲电压的增加，靶电流峰值、靶电流平台值及靶电流平均值均单调增加，而且增加的速度越来越快，同时靶电流峰值的增加速度明显高于平台值。并且利用HIPIMS技术制备的V膜光滑、致密，无柱状晶生长形貌特征。
图1 不同气压下靶电流峰值和平台值随靶电压的变化
靶电流平均值是一个脉冲内的靶电流值积分后除以靶电流脉宽，可以反映系统放电的剧烈程度。随着靶电压的增加，靶电流平均值逐渐增加，而且增加的速度越来越快。此外，随着工作气压的增加，靶电流呈上升趋势。分析认为，在低气压时，氩离子的平均自由程大，使得V靶和Ar分子相互碰撞的次数少，产生的二次电子数目也少，放电减弱或阴极捕集离子的效率低，因此在低气压时，V靶的电流平均值小。随着工作气压的增大，Ar离子与V靶之间的碰撞次数增大，产生的二次电子数目增多，放电增强，从而使靶电流开始上升。
采用HIPIMS方法在硅片上制备的V膜的截面SEM形貌照片，可以看出，V膜与硅片基体间的界面结合状况良好。与传统磁控溅射技术相比，采用HIPIMS制备的V膜结构非常致密、光滑，无柱状晶生长形貌特征，晶粒呈现出细化的倾向。相关研究表明，致密的膜层结构有利于获得综合性能优异的涂层。
图3 采用HIPIMS制备V膜的截面形貌
1.不同氩气气压下，随着靶脉冲电压的增加，靶电流峰值，靶电流平均值均单调增加，而且增加的速度越来越快，同时靶电流峰值的增加速度明显高于平台值。 2.利用HIPIMS技术制备的V膜光滑、致密，无柱状晶生长形貌特征。 李春伟,田修波,巩春志等.不同氩气气压下钒靶HIPIMS放电特性的演变[J].表面技术,2016,45(08):103-109.DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.018.