表面1605剖析.ppt

第2页，共 19页 靶材设计利用多学科理论；材料技术占有重要地位 方法：高功率激光瞬间(100纳秒内)作用到材料微区 (1微米) 熔化, 周围介质快速传热实现快冷. 问题：薄膜优点？ CD-RW光盘靶设计原理与制备技术 （一）记录、读、擦除数据原理 1）记录数据原理与方法： 光盘制造出非晶区与晶态区对应0,1态；出现非晶条件？ 薄膜可实现瞬间熔化与快速冷却.激光没有作用区域晶态,实现记录. 第2页，共 19页 方法:利用低功率的激光扫描晶区与非晶区,通过反射率变化识别出0,1态. 方法: 用中等功率的激光扫描非晶区,不到熔化温度,非晶转化为晶态.实现擦除. 案例: CD-RW光盘靶设计原理与制备 2）读数据原理与方法： 规律:光照到晶态物质上反射率大,照非晶 态物质上反射率小 3）擦除数据原理与方法：非晶态不稳定,有条件必向晶态转变. 第2页，共 19页 核心问题：在光盘上沉积一层易转变为非晶的薄膜；靶材料易转变为非晶体材料（材料科学问题） 内部条件？什么工具分析？ 外部条件 结晶时形核长大扩散相变；快冷条件 利用相图分析（共析变共晶） 案例: CD-RW光盘靶设计原理与制备 （二）靶材料设计原理 非晶态是非平衡组织 第2页，共 19页 材料快冷获得马氏体条件？ 相图本质：平衡条件下成分、温度与组织（或相）之间关系。 相图本质与应用 共析成分合金；形核长大扩散相变；母相同时变成两相（尤其是结构完全不同2相难度大）如果快冷，扩散相变被抑制；发生非扩散M相变 第2页，共 19页 相图重要用途之一：判断非平衡组织产生的可能性； 靶材料成分设计原理 同理：1）共晶成分合金，结晶也是形核长大、扩散相变；也是液相同时变为2相，快冷抑制转变变为非晶态 2）2相结构差别越大，所需冷速就可以慢些，越容易非晶 3）熔点要低 第2页，共 19页 设计靶材料:Sb-Te-In合金？具体成分？ CD-RW光盘靶 材料成分设计 1）水平线表明成分可以波动 2）Te比Sb 贵得多 相图分析：理论两种共晶成分均可；但是Te少有利？ 第2页，共 19页 靶材料:68%Sb-26%Te-5%In-1%Ag Ag提高导电性能（否则正离子堆积弧光放电） 制作工艺：熔化—制粉—冷静压---热压烧结—线切割—抛光 共晶成分 In降低熔点？容易与底盘结合？ CD-RW光盘靶 材料成分设计 第2页，共 19页 成分准确不能氧化污染；石英罐抽真空，再真空炉中熔炼；相图确定温度 熔化合金—制粉—冷静压---热压烧结—机加工；技术难题 熔炼控制因素？ 为什么不能直接用？ 铸态合金比重偏析、成分偏析，各处成分不均匀 均粉末冶金方法解决 靶制备技术 第2页，共 19页 热压烧结开裂？ CD-RW盘失败原因： 1.U盘存储量大幅度上升；2.CD盘价格大幅度下降 半导体材料导热慢心部与表面温度差别极大，内应力；延长加热时间 CD-RW光盘靶 制备难点 制粉难题解决 加入液氮球磨 冷等静压开裂？ 长泾比不合适 第2页，共 19页 1）三种形貌：白块（基体）树枝状灰块、粗大黑块 精确组织分析判断靶材性能 问题是：首先要判断出白块、灰块、大黑块各是什么相？再判断性能如何？（组织决定性能） 2）合金成分共晶；室温化合物 Sb2Te3与α相组成（Ag、In对相变点及组织有影响 ） 第2页，共 19页 Fe-C 共晶组织（室温化合物与α组成） 形貌：【白块（基体）+树枝状小黑块 】 共晶组织 相变：共晶组织（珠光体+二次渗碳体+共晶渗碳体） 白块单相；渗碳体；黑色珠光体 第2页，共 19页 Fe-C 亚共晶组织分析 形核长大扩散相变；先共晶奥氏体，更高温度形成共晶温度低且一相变为两相组织细化所以粗大；黑块边缘白圈？二次渗碳体； 三种形貌：白块基体+树枝状小黑块（灰块）+大黑块；多出的大黑块是什么？ 为什么尺寸大？ 第2页，共 19页 对比：均是白块基体+树枝灰块+大黑块 第2页，共 19页 金相组织分析（全世界不知道） 结论：1）白基体为共晶Sb2Te3；树枝灰块为共晶α；两者构成共晶组织 2）粗大黑块是高温先共晶析出α，冷却到室温内部析出较多Sb2Te3称为黑色 第2页，共 19页 根据金相组织判断靶性能 性能分析：1）大黑块由于其他元素加入影响共晶点所以有先共晶产物；2）先共晶组织不易转变为非晶态所以黑区应少好；3）黑区是亚共晶组织，适当增加Te量 5.1 电化学沉积原理： 电化学沉积设计思想—金属盐水解，如果加电场工件为阴