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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%AgAg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极,就会使金属阳离子向阴极沉积形成镀层.第5章涂镀层技术多种技术主要用于防腐蚀。重点：电沉积原理、喷涂层形成原理、典型涂料技术应用问题第2页，共19页电源机理电镀镍为例.工件负极(阴极)；镍板正极(阳极)电化学沉积原理一.溶液中反应电迁移—电场作用,镍离子向阴极运动,硫酸根离子向阳极运动（与气体放电离子运动类似）.阴极表面处镍离子减少,溶液中镍离子数多.会发生什么现象？电源扩散—浓度差推动离子向阴极运动（主要方式）阴极Ni2++2e—Ni阳极Ni-2e—Ni2+阳极在电源作用下将电子从外电路向阴极“搬运”（阳极失去电子）Ni离子阴极表面获电子成为原子。电化学沉积原理二.电极反应第2页，共19页结论：电化学反应速度低于输送电子反应速度造成阴极上积累了更多过剩电子,使电极电位向负的方向移动.引起电极电位变化。电极反应阳极同时进行两个反应:1.失去电子2.离子被极性水分子吸引到溶液中阴极（工件）也同时进行两个反应:1.金属离子得电子还原为原子2.外电源将阳极电子向阴极输送(输送电子反应）哪个速度快？第2页，共19页思考：电沉积与哪种表面技术类似？1.均用直流电源、均有阴极与阳极；工件均在阴极2.均是等离子体？3.均是离子向阴极运动形核长大成镀层4.电沉积理论用于PCVD？例PCVD残余应力？电流密度？电镀：湿法镀膜气相沉积：干法镀膜第2页，共19页14次作业题1.结合Sb-Te相图试分析相变靶的金相组织中，共晶组织是哪些形貌的区域组成？大的黑色块由何种相组成2.磁控溅射靶所加的电场与磁场方向如图所示。靶短边方向设为X方向、靶长边方向Y方向垂直靶方向为Z方向，在电磁场作用下，电子沿长边Y方向漂移，形成跑道。问：该跑道仅是沿Y方向的一条直线？还是有一定宽度？（即在X方向有一定宽度）为什么？14次作业题