多弧离子镀沉积过程的计算机模拟PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究意义 1

1.3 研究内容及方法 2

1.3.1 建立物理及数学模型 2

1.3.2 实现模拟 2

1.3.3 模拟结果及分析 3

1.4 研究技术路线 3

2 真空镀膜技术 4

2.1 真空镀膜技术概述 4

2.2 真空镀膜技术分类 6

2.2.1 真空蒸发镀技术 7

2.2.2 真空溅射镀技术 8

2.2.3 真空离子镀技术 10

2.2.4 束流沉积技术 12

2.2.5 化学气相沉积技术 15

2.3 多弧离子镀技术概述 17

2.3.1 离子镀技术发展 17

2.3.2 多弧离子镀技术特点 18

2.3.3 多弧离子镀技术原理 20

3 多弧离子镀沉积过程的理论基础 23

3.1 真空物理基础 23

3.1.1 真空度和真空区域划分 23

3.1.2 气体分子运动论 24

3.2 等离子体物理基础 25

3.2.1 低温等离子体物理概述 25

3.2.2 弧光放电特性 27

3.2.3 带电粒子与表面的作用 29

3.3 薄膜生长 29

3.3.1 薄膜生长过程概述 29

3.3.2 吸附与凝结过程 30

4 多弧离子镀物理过程及成分离析效应 31

4.1 多弧离子镀物理过程 31

4.1.1 粒子蒸发过程 31

4.1.2 粒子运动过程 32

4.1.3 粒子吸附过程 32

4.2 主要工艺参数 33

4.2.1 基体负偏压 33

4.2.2 气体分压 34

4.2.3 弧电流强度 34

4.2.4 本底真空度 35

4.2.5 试样温度 35

4.2.6 试样转动速率 36

4.2.7 沉积时间 36

4.2.8 磁场 36

4.3 离化率和成分离析效应 36

4.3.1 阴极电弧产物与离化现象 36

4.3.2 离化率 37

4.3.3 成分离析效应 38

5 计算机模拟技术 39

5.1 计算机模拟技术概述 39

5.1.1 计算机模拟技术特点 39

5.1.2 材料加工工艺的计算机模拟技术 40

5.2 多弧离子镀计算机模拟技术的研究现状及发展趋势 41

5.2.1 利用多弧离子镀技术来制备涂层的研究历程 41

5.2.2 模拟技术的研究历程及发展趋势 42

6 数学模型的建立 45

6.1 电场强度计算 46

6.1.1 杆的贡献 46

6.1.2 上、下底的贡献 47

6.1.3 筒壁的贡献 50

6.2 电场强度公式转化 51

6.3 带电粒子受力分析及其速度和位移计算 53

6.4 模拟带电粒子运动轨迹 54

7 程序的编制 55

7.1 模拟内容 55

7.2 软件介绍 55

7.3 程序语言介绍 55

7.3.1 面向对象的程序设计 55

7.3.2 Visual C语言介绍 56

7.3.3 程序设计基本步骤 56

7.4 系统框架图 58

7.5 系统流程图 59

7.6 算法流程图 60

8 粒子蒸发过程模拟 63

8.1 粒子蒸发宏观过程 63

8.1.1 单一元素靶材 63

8.1.2 二元合金靶材 63

8.1.3 多元合金靶材 65

8.2 粒子蒸发微观过程 66

8.2.1 单一元素靶材 67

8.2.2 二元合金靶材 68

8.2.3 多元合金靶材 69

9 偏压电场分布情况模拟 71

9.1 偏压电场分布曲线 71

9.2 一个粒子在偏压电场内的运动 72

10 粒子运动过程模拟 74

10.1 单一元素靶材 74

10.2 二元合金靶材 78

10.3 多元合金靶材 87

11 粒子吸附过程模拟 95

11.1 单一元素靶材 95

11.2 二元合金靶材 95

11.3 多元合金靶材 96

12 模拟结果的讨论与验证 99

12.1 偏压电场及其分布情况 99

12.2 偏压对涂层均匀性的影响 100

12.3 成分离析效应分析 101

12.3.1 成分离析效应的影响因素 101

12.3.2 成分离析效应的效果 102

12.3.3 成分离析效应小结 106

12.3.4 成分离析效应的模拟结果与实验验证 107

13 主要程序代码 110

13.1 蒸发宏观过程模块 110

13.2 蒸发微观过程模块 120

13.3 偏压电场分布曲线模块 128

13.4 偏压电场内运动模块 136

13.5 粒子运动模块 138

13.6 粒子附着模块 148

附录 156

附录1 真空镀膜设备通用技术条件 156

附录2 真空技术术语 165

参考文献 227