期刊刊名：黎明學報 卷期：28卷1期
篇名出版日期：2017年1月31日
作者：王錫九,李文德,陳適範,劉正威,薄慧雲,魏肇男
語言：Chinese
關鍵字：射頻磁控濺鍍法,鉭鈦合金,奈米壓痕,RF magnetron sputtering, Ta-Ti alloy, Nano-indenter
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摘要： 本研究利用放置純鈦(Ti)金屬片於鉭(Ta)靶材上製備Ta₉₋ⅹTiⅹ系列之薄膜。透過改變靶材上之金屬片數量來改變鉭-鈦(Ta-Ti)的濺鍍面積比，再以射頻磁控濺鍍法於矽基板上沉積Ta-Ti合金薄膜。實驗藉由X光繞射儀(XRD)、場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)、電子微探分析儀(EPMA)、原子力顯微鏡(AFM)及奈米壓痕量測系統(Nano-indenter)等多種儀器的分析比對，探討在氬氣流量、工作壓力、濺鍍時間等實驗參數固定的情況下，不同功率及不同Ta-Ti濺鍍面積比對Ta-Ti合金薄膜特性的影響。XRD的分析結果顯示，當實驗功率較高，且鉭含量比例也較高時，所製得的Ta-Ti合金薄膜為α-Ta相與β-Ti相混合而成的體心立方結構，但隨著鈦摻雜比例的上升，薄膜主成分由Ta轉為Ti時，會有非晶態寬廣繞射峰出現。由SEM的斷面形貌觀察發現，僅在實驗功率為150W時，Ta-Ti合金薄膜才會有結晶微柱的形成，其餘則都為平坦且緻密的結構。此外，在使用AFM進行表面形貌的觀察中，當薄膜成分的鉭含量較高時，結晶性較佳，因而所生成的晶粒尺寸較大。但隨著鈦摻雜量的上升，會開始有晶粒細化的現象產生，導致薄膜表面粗糙度變得較為平坦且呈現緻密化的趨勢。最後，由奈米壓痕分析可得，Ta-Ti合金薄膜的硬度及楊氏係數主要是由鉭含量的多寡所主導，因此會隨著鈦含量的增加而減少。但其中Ta₇Ti₂系列的合金薄膜，相對Ta₈Ti₁系列而言，具有較大的殘留應力，故其硬度與楊氏係數均有優於其他樣品的表現，且最高可分別達到23GPa及208GPa。
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