PVD制備K型薄膜熱電偶的研究

熱電偶元件是在工業(yè)、科研中廣泛使用的一種溫度傳感器,具有測溫范圍廣,堅固耐用,無自發(fā)熱現(xiàn)象,使用方便等優(yōu)點。薄膜熱電偶除了繼承上述普通熱電偶的優(yōu)點外,還具有熱容小,響應(yīng)速度快,幾乎不占用空間,對被測物體影響小的優(yōu)點。本研究為制備k型薄膜熱電偶選擇了電子束蒸發(fā)鍍,磁控濺射,多弧離子鍍?nèi)Npvd方法。其中一部分樣片的nicr/nisi薄膜均由磁控濺射均由磁控濺射沉積,另一部分樣片的nicr薄膜由磁控濺射沉積,而nisi薄膜由電子束蒸發(fā)沉積。所制備得到的薄膜熱電偶樣片使用sem(eds),數(shù)顯溫度儀,恒溫爐進行了表征和靜態(tài)標定。結(jié)果表明這兩部分樣片均存在合金成分偏析的現(xiàn)象,平均seebeck系數(shù)與國家標準也有較大差異。
分析后我們認為:
(1)在鄭州科探儀器磁控濺射中,濺射產(chǎn)額和濺射能量閾值是引起合金膜偏析的重要原因,不同元素的濺射產(chǎn)額和濺射能量閾值差別越大,偏析現(xiàn)象越嚴重。同時還和實驗順序有關(guān),隨著實驗進行偏析現(xiàn)象有所減弱,這是由于靶面和靶深層原子濃度不同引起原子擴散導(dǎo)致的。
(2)在電子束蒸發(fā)中,nisi合金物料的偏析主要是由熔融的ni、si二者密度差距太大,物料在坩堝中分層引起的。同時隨著實驗的進行偏析現(xiàn)象會越來越嚴重,因為密度較小的si始終在物料上方,在蒸鍍過程中逐漸耗盡而只剩下ni。此外,本文研究還使用電弧離子鍍嘗試沉積了 nisi膜,結(jié)果有嚴重的“跑弧”現(xiàn)象,實驗無法正常進行。我們結(jié)合靶周圍磁場的結(jié)果和真空陰極電弧的基本理論對這種異常的弧光放電進行了分析。結(jié)果表明ni的高臨界場強和受干擾的磁場都會使電弧向靶外移動,導(dǎo)致“跑弧”。后針對“跑弧”提出了一些解決方案。
鄭州科探儀器設(shè)備有限公司專注于真空探針臺,小型離子蒸鍍儀,小型離子濺射儀等