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通常鈦靶材為多晶結(jié)構(gòu),晶粒大小可由微米到毫米量級(jí).晶粒越細(xì)小則晶界面積越大,對(duì)性能的影響也越大.對(duì)于同一種靶材,晶粒細(xì)小的靶的濺射速率比晶粒粗大的靶的濺射速率快;而晶粒尺寸相差較小(分布均勻)的靶濺射沉積的薄膜的厚度分布更均勻。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),若將鈦靶的晶粒尺寸控制在100um以下,且晶粒大小的變化保持在20%以內(nèi),其濺射所得的薄膜的質(zhì)量可得到大幅度的改善。
靶材晶粒大小測(cè)試三種基本方法
1、比較法:比較法不需計(jì)算晶粒、截矩.與標(biāo)準(zhǔn)系列評(píng)級(jí)圖進(jìn)行比較,用比較法評(píng)估晶粒度時(shí)一般存在一定的偏差(±0.5級(jí)).評(píng)估值的重現(xiàn)性與再現(xiàn)性通常為±1級(jí)。
2、面積法:面積法是計(jì)算已知面積內(nèi)晶粒個(gè)數(shù),利用單位面積晶粒數(shù)來(lái)確定晶粒度級(jí)別數(shù).該方法的度中所計(jì)算晶粒度的函數(shù),通過(guò)合理計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)±0.25級(jí)的度。面積法的測(cè)定結(jié)果是無(wú)偏差的,重現(xiàn)性小于±0. 5級(jí).面積法的晶粒度關(guān)鍵在于晶粒界面明顯劃分晶粒的計(jì)數(shù)。
3、截點(diǎn)法:截點(diǎn)數(shù)是計(jì)算已知長(zhǎng)度的試驗(yàn)線段(或網(wǎng)格)與晶粒界面相交截部分的截點(diǎn)數(shù),利用單位長(zhǎng)度截點(diǎn)數(shù) 來(lái)確定晶粒度級(jí)別數(shù).截點(diǎn)法的度是計(jì)算的截點(diǎn)數(shù)或截距的函數(shù),通過(guò)有效的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可達(dá)到 ±0.25級(jí)的度.截點(diǎn)法的測(cè)量結(jié)果是無(wú)偏差的,重現(xiàn)性和再現(xiàn)性小于±0.5級(jí).對(duì)同一精度水平,截點(diǎn)法由于不需要標(biāo)計(jì)截點(diǎn)或截距數(shù),因而較面積法測(cè)量快。
鈦靶材金相圖具體案例分析晶粒大小
1、確定照片的放大率
先測(cè)量微觀照片的尺寸,長(zhǎng)度或?qū)挾冗x擇其一,然后測(cè)量出試樣的實(shí)際長(zhǎng)度或者寬度。
放大率=圖片距離/實(shí)際距離
2、找出晶粒度級(jí)別數(shù)
計(jì)算出放大率之后就可以確定晶粒度級(jí)別數(shù),首先要計(jì)算出試樣中的晶粒數(shù)。
晶粒數(shù)=完整的晶粒數(shù)+0.5倍的部分晶粒,完整晶粒的晶界都是可觀察到的。
其次計(jì)算出實(shí)際面積,實(shí)際面積=圖片長(zhǎng)/放大率 x 寬/放大率根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算公式:N=2(n-1)其中N是指放大100倍下每平方英寸的晶粒數(shù),n是指晶粒級(jí)別數(shù),進(jìn)行單位換算之后可得到N的值,Z后可計(jì)算出晶粒級(jí)別數(shù)n。
3、計(jì)算出平均晶粒直徑
平均晶粒直徑=試樣的實(shí)際長(zhǎng)度/截取部分的晶粒數(shù)實(shí)際長(zhǎng)度=截線長(zhǎng)度/放大率
了解了晶粒大小(材料本身)對(duì)靶材性能的影響,我們?cè)俸?jiǎn)單說(shuō)下工藝方面,結(jié)晶方向?qū)Π胁男阅芤?由于在濺射時(shí)靶材原子容易沿著原子六方緊密排列方向優(yōu)先濺射出來(lái),因此,為達(dá)到高濺射速率,可通過(guò)改變靶材結(jié)晶結(jié)構(gòu)的方法來(lái)增加濺射速率.不同材料具有不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu),因而應(yīng)采用不同的成型方法和熱處理方法。
