引言

鉬及鉬合金因其熔點(diǎn)高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕性能佳及環(huán)境友好等特性[1-5]，被廣泛應(yīng)用于電子電器、太陽(yáng)能電池及玻璃鍍膜等領(lǐng)域[6-11]。然而，新一代半導(dǎo)體顯示技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)靶材性能提出了更高要求，如更低的電阻率、更高的耐腐蝕性能以及更強(qiáng)的膜基結(jié)合力等[12-15]，這對(duì)現(xiàn)有純鉬或傳統(tǒng)二元鉬合金靶材構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

在此背景下，開(kāi)發(fā)高性能鉬合金靶材成為推動(dòng)顯示技術(shù)革新與升級(jí)的關(guān)鍵。盡管鉬及鉬合金材料本身具備諸多優(yōu)勢(shì)，但面對(duì)新一代顯示技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有靶材材料在成分設(shè)計(jì)、制備工藝及性能優(yōu)化等方面仍面臨諸多亟待解決的難題。如何精準(zhǔn)調(diào)控合金成分以平衡各項(xiàng)性能，如何優(yōu)化靶材的制備流程以提升生產(chǎn)效率與成本控制，以及如何確保靶材在濺射過(guò)程中能夠穩(wěn)定地沉積出高質(zhì)量、高性能的薄膜，這些都是當(dāng)前研究中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

鉬合金靶材的制備主要采用粉末冶金技術(shù)，需經(jīng)過(guò)粉末混合、壓制成型、燒結(jié)和機(jī)加工等多道工序[16-20]。此外，制備新型鉬合金靶材一般需要經(jīng)過(guò)多輪次反復(fù)試驗(yàn)才能確定其工藝路線，優(yōu)化出最佳的工藝參數(shù)，從而制備出滿足薄膜生產(chǎn)要求的靶材。但該靶材所制備出的薄膜性能是否能滿足實(shí)際應(yīng)用需求，還需通過(guò)薄膜的制備和性能檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。也就是說(shuō)，平面顯示用Mo合金靶材的傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)策略是先試制不同組分的Mo合金靶材再鍍膜驗(yàn)證，選出綜合性能最優(yōu)的靶材，如圖1所示。

由于每種添加元素對(duì)Mo合金的作用各不相同[21-26]，因此有待開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的三元及多元 Mo合金靶材種類極其繁多。以本研究中三元Mo合金靶材開(kāi)發(fā)為例，當(dāng)添加元素X為Ta、Cr、Al、V、Re、Ni、Ti、Nb中兩者時(shí)，即便固定添加元素含量不變也需要制備28種三元Mo合金靶材，才能篩選出綜合性能最優(yōu)的靶材。但鉬合金靶材的制備工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高，如果制備28種靶材，材料浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，采用"先靶材試制再鍍膜驗(yàn)證"的方式制備靶材，必然會(huì)導(dǎo)致研發(fā)周期長(zhǎng)、效率低、成本高，嚴(yán)重制約新型 Mo合金靶材的開(kāi)發(fā)。

鑒于此，本研究提出了一種短周期、低成本、高效率的多元鉬合金靶材開(kāi)發(fā)策略[見(jiàn)圖2]。利用多靶磁控濺射可制備多元復(fù)合薄膜的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)并表征不同成分 Mo合金薄膜的微觀結(jié)構(gòu)與性能，優(yōu)選出綜合性能最佳的Mo合金薄膜，從而指導(dǎo)新型多元Mo合金靶材開(kāi)發(fā)。即采用"薄膜成分設(shè)計(jì)—薄膜成分優(yōu)化—確定對(duì)應(yīng)靶材成分"的反向設(shè)計(jì)策略，逆向推導(dǎo)出最優(yōu)的靶材組分，從而大幅縮短靶材的研發(fā)周期，并有效控制成本。

1、實(shí)驗(yàn)方法

1.1 薄膜制備

本實(shí)驗(yàn)采用MSIP016型閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備制備 Mo合金薄膜。具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程以Mo-Ta-Cr薄膜制備時(shí)爐腔內(nèi)靶材的放置位置為例[見(jiàn)圖3]進(jìn)行說(shuō)明。

將襯底材料Si片和載玻片[尺寸10mm×10mm，厚度430±20μm]分別置于丙酮和無(wú)水乙醇中超聲清洗30min。隨后將超聲清洗后的Si片和載玻片襯底裝入腔室。使用機(jī)械泵和分子泵將腔室內(nèi)真空抽至小于6.67×10?3Pa時(shí)，通入純度99.99%的Ar氣，氣體流量控制在標(biāo)準(zhǔn)情況下的18cm3/min，保持腔室工作真空度小于1.12×10?1Pa。隨后，調(diào)整基體負(fù)偏壓至350V，清洗時(shí)間為30 min，目的是去除靶材表面氧化物和雜質(zhì)。選擇Mo靶、Ta靶和Cr靶在襯底表面沉積合金薄膜。調(diào)整各靶電流和沉積時(shí)間，控制薄膜厚度約100 nm，Mo含量約90%[原子數(shù)分?jǐn)?shù)]，其余兩種添加元素各占約5%[原子數(shù)分?jǐn)?shù)]，以方便薄膜性能對(duì)比。薄膜沉積的具體參數(shù)為：基體偏壓為-65V，工件架轉(zhuǎn)速為8r/min，腔室內(nèi)工作氣壓約為1.12×10?1Pa，靶電流和沉積時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 三元Mo合金薄膜制備工藝

1.2 Mo-Ni-Ti靶材制備

以常規(guī)氫還原鉬粉[純度99.99%，粒度3~3.5μm]、高純鈦粉[純度99.9%,0.043 mm]、高純鎳粉[純度99.9%,0.043 mm]為原料，采用雙運(yùn)動(dòng)混合機(jī)混料6h得到混合粉體，先進(jìn)行冷等靜壓，再進(jìn)行包套和熱等靜壓，熱等靜壓壓力170 MPa、溫度1250℃、保溫時(shí)間3h。熱等靜壓燒結(jié)后最終得到Mo-Ni-Ti板坯。將板坯進(jìn)行軋制以進(jìn)一步提高致密度。軋制工藝為：開(kāi)坯溫度1350℃，保溫時(shí)間2h，板材總變形量60%；去應(yīng)力退火溫度1150℃，保溫時(shí)間1 h。

1.3 表征方法

采用X射線衍射分析儀對(duì)Mo合金薄膜進(jìn)行相組成與結(jié)構(gòu)分析，所使用的X射線源為波長(zhǎng)λ=1.54?的Cu-Kα，其主要測(cè)試參數(shù)固定為：加速電壓40kV，電流40mA，實(shí)驗(yàn)選擇掠入射法對(duì)薄膜進(jìn)行掃描，掠射角2°，掃描速度8°/min。采用掃描電子顯微鏡觀察薄膜表面與截面的微觀形貌。采用RTS-9型雙電四探針測(cè)試儀測(cè)量薄膜的電阻。4根探針固定且等間距排列在一條直線上，間距為1mm，讓電流先后通過(guò)不同探針，測(cè)量相應(yīng)的另外兩針間的電壓，進(jìn)行組合，求出方塊電阻值[每個(gè)樣品測(cè)試5個(gè)位置]。可通過(guò)測(cè)得的方塊電阻R計(jì)算相應(yīng)的電阻率ρ，計(jì)算方法見(jiàn)式(1)：

式中：ρ為電阻率；R為方塊電阻；h為薄膜厚度。

使用美國(guó)普林斯頓應(yīng)用研究公司的PARSTAT?4000型電化學(xué)工作站，對(duì)薄膜樣品進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線測(cè)試來(lái)表征薄膜的耐腐蝕性能。測(cè)試采用經(jīng)典的三電極體系，鉑電極作為輔助電極，標(biāo)準(zhǔn)飽和甘汞電極[Hg/Hg?Cl?飽和KCl]作為參比電極，薄膜樣品作為工作電極。實(shí)驗(yàn)中將以載玻片為基底的薄膜樣品裁切成2cm×2cm的規(guī)格，然后將樣品固定在電化學(xué)反應(yīng)池工作電極的位置上，鍍有薄膜的一面與腐蝕溶液接觸并恒定工作面積為1 cm2，采用3.5%的NaCl溶液作為腐蝕介質(zhì)。動(dòng)電位極化曲線測(cè)量在開(kāi)路電位穩(wěn)定后進(jìn)行，電位掃描范圍為-1000~1000mV，掃描速率為5mV/s。然后利用CVIEW軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及Tafel擬合，獲得動(dòng)電位極化曲線和腐蝕參數(shù)[腐蝕電位 E corr 和腐蝕電流 I corr ]。采用UMT-TriboLab摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行劃痕試驗(yàn)，壓頭使用圓錐狀的金鋼石材料，劃痕長(zhǎng)度5mm，載荷在60s時(shí)間內(nèi)從0~60N動(dòng)態(tài)線性增加，將涂層初次剝落時(shí)壓頭上加載力的大小確定為臨界載荷，涂層的結(jié)合力大小以此臨界載荷來(lái)表示[每個(gè)樣品測(cè)試兩個(gè)位置]。

2、結(jié)果與討論

2.1 Mo合金薄膜物相分析

圖4為Mo-Ta系三元合金薄膜的XRD圖譜。圖4結(jié)果表明：Mo-Ta-V、Mo-Ta-Re、Mo-Ta-Al、Mo-Ta-Cr薄膜的衍射峰均與立方結(jié)構(gòu) Mo的標(biāo)準(zhǔn)卡片匹配良好[PDF#42-1120]，表明 Ta、Cr、Al、Re、V元素均能固溶于 Mo的晶格中，形成穩(wěn)定的固溶體。其中，Mo-Ta-V薄膜的衍射峰更為尖銳，表明 Mo-Ta-V薄膜展現(xiàn)出更高的結(jié)晶性。對(duì)比[110]衍射峰的半高寬可知：相較 Mo-Ta-Re、Mo-Ta-Al和Mo-Ta-Cr薄膜，Mo-Ta-V薄膜具有更小的晶粒尺寸。此外，從局部放大的XRD圖譜中可以看出，Cr、Al、Re及V元素的引入均使得[110]衍射峰向高角度偏移，表明合金元素的引入會(huì)造成薄膜產(chǎn)生晶格畸變。計(jì)算得到Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-V、Mo-Ta-Al、Mo-Ta-Re薄膜的晶胞體積膨脹率分別為2.519%、2.593%、3.258%和0.849%[見(jiàn)表2]。

表2 合金薄膜晶格常數(shù)、晶胞體積與晶胞體積膨脹率

2.2 Mo及Mo合金薄膜微觀形貌

圖5為磁控濺射制備的純Mo薄膜的SEM照片。圖5顯示：Mo薄膜表面平整，未觀察到顯著的顆粒狀形貌，表明磁控濺射制備的Mo薄膜具有較小的晶粒尺寸。但Mo薄膜中可以明顯觀察到黃色圓圈標(biāo)注的不致密區(qū)域，這將顯著影響 Mo薄膜的導(dǎo)電性能與耐腐蝕性能。同時(shí)，圖5[b]顯示 Mo薄膜表面存在少量Mo納米顆粒，從截面SEM照片測(cè)得Mo薄膜的厚度約100nm。

Mo-Ta-V和 Mo-Ta-Re薄膜的厚度存在明顯差異，其中 Mo-Ta-Al薄膜厚度與磁控濺射工藝設(shè)計(jì)的 100 nm相差較大，這可能與 Al的濺射速率有關(guān)。EDS結(jié)果顯示在薄膜中未檢測(cè)到Al元素，可能原因有：[1]鋁靶的高濺射率導(dǎo)致的等離子體不穩(wěn)定以及在沉積過(guò)程中鋁原子的增強(qiáng)再濺射[27-28]；[2] Al具有最大原子半徑[0.143 nm]，超過(guò) Cr[0.125 nm]、Re[0.137 nm]、V[0.134 nm]的原子半徑，故Al元素的引入產(chǎn)生的晶格畸變更大，較Cr、V、Re更難固溶；[3]相較于 Cr、V和 Re，Al靶表面易形成氧化鋁鈍化膜，抑制熱擴(kuò)散和原子的遷移，從而影響Al濺射產(chǎn)額。因此，在制備含Al的合金薄膜時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加Al靶電流，提高Al元素含量。EDS結(jié)果還顯示磁控濺射制備的 Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-V與Mo-Ta-Re合金薄膜的組分與設(shè)計(jì)的薄膜組分相近[合金薄膜設(shè)計(jì)組分為原子比90:5:5]，表明利用磁控濺射工藝進(jìn)行薄膜試制、進(jìn)而指導(dǎo)平面顯示用多組元Mo合金靶材設(shè)計(jì)的思路是可行的。此外，從SEM照片中可以看出Mo-Ta-V薄膜較其他合金薄膜的晶粒尺寸較小，這與XRD結(jié)果一致。因此，合金元素的引入對(duì)Mo薄膜的微觀組織與膜層厚度具有顯著的影響。

圖6為Mo-Ta系三元合金薄膜的微觀形貌。由圖6可看出：Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-Al、Mo-Ta-V與Mo-Ta-Re合金薄膜表面均可以清晰地觀察到顆粒狀的突起，表明合金薄膜較純Mo薄膜表現(xiàn)出更大的粗糙度。截面SEM照片顯示：合金薄膜均呈現(xiàn)柱狀晶組織，且Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-Al、Mo-Ta-Re的柱狀晶連續(xù)性更好，Mo-Ta-V的柱狀晶相對(duì)更細(xì)密。

2.3 鉬合金薄膜的電阻率

圖7展示了磁控濺射制備的Mo合金薄膜的電阻率。結(jié)果顯示：Mo-Ta-Al與Mo-Ni-Ti三元合金薄膜的電阻率超過(guò)5×10??Ω·m，略高于純Mo薄膜的電阻率[4.416×10??Ω·m]，而Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-V、Mo-Ta-Re、Mo-Ni-Nb、Mo-Ni-Ta的電阻率則低于純Mo薄膜的電阻率，表現(xiàn)出更優(yōu)的導(dǎo)電性能。這表明合金元素對(duì)Mo合金薄膜導(dǎo)電性能的影響顯著。對(duì)比Mo-Ta系三元合金薄膜的電阻率可知：Cr、V、Re元素相較于Al元素更有利于提高M(jìn)o薄膜的導(dǎo)電性能；對(duì)比Mo-Ni系三元合金薄膜的電阻率可知：Nb、Ta元素相較于Ti元素更有利于提高M(jìn)o薄膜的導(dǎo)電性能。較大的原子尺寸差異將導(dǎo)致晶格畸變加劇，從而抑制長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)的形成，而嚴(yán)重的晶格畸變往往促進(jìn)非晶相的形成。Mo-Ta-Al體系中，鉭[0.146 nm]、鋁[0.143 nm]原子半徑均大于鉬[0.139 nm]的原子半徑，較大的原子尺寸差異降低了原子堆積效率，造成制得的 Mo-Ta-Al薄膜致密度和結(jié)晶度較差。這與 XRD分析中觀察到的晶格膨脹基本一致。當(dāng)添加的溶質(zhì)原子與基體原子之間存在尺寸差異時(shí)，這些溶質(zhì)原子會(huì)導(dǎo)致周圍晶格的局部畸變。這種晶格畸變破壞了晶體的周期性勢(shì)場(chǎng)，從而增加了傳導(dǎo)電子在晶格中移動(dòng)時(shí)的散射概率，最終導(dǎo)致電阻率的增加。因此，Mo-Ta-Al體系中相對(duì)較大的原子尺寸差異也是 Mo-Ta-Al薄膜電學(xué)性能較差的原因之一。薄膜導(dǎo)電性能的影響因素復(fù)雜，除與固溶元素種類與含量有關(guān)外，還與薄膜結(jié)晶度、晶粒尺寸、致密度等因素密切相關(guān)。具體而言，Mo合金薄膜中的缺陷、晶界密度、孔隙等均會(huì)顯著影響自由電子的傳導(dǎo)。

2.4 鉬合金薄膜的耐腐蝕性能

圖8[a]、[b]分別為Mo-Ta、Mo-Ni系合金薄膜的極化曲線。從圖8[a]、[b]可以看出：Mo-Ni-Ti、Mo-Ni-Nb和Mo-Ni-Ta薄膜的自腐蝕電位接近，這表明 Mo-Ni系薄膜在熱力學(xué)上的腐蝕傾向差異不大。然而，Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-Al、Mo-Ta-V和 Mo-Ta-Re薄膜的自腐蝕電位與自腐蝕電流密度存在明顯差異。其中，Mo-Ta-Re自腐蝕電位較正，不易發(fā)生腐蝕，但Mo-Ta-Cr自腐蝕電流密度相對(duì)最小，表明其腐蝕速率最慢，耐蝕性最優(yōu)。此外，所有合金薄膜均出現(xiàn)明顯的鈍化區(qū)[電位上升階段電流密度增長(zhǎng)緩慢的區(qū)域]，表明薄膜在腐蝕環(huán)境中均可形成鈍化膜。

圖8[c]、[d]對(duì)比了合金薄膜的腐蝕電位與腐蝕電流密度。結(jié)果顯示：Mo-Ta-Re具有最正的腐蝕電位[-0.33V]，其次為Mo-Ta-Cr、Mo-Ta-V、Mo-Ni-Ti、Mo-Ni-Nb和Mo-Ni-Ta，五者的腐蝕電位相近，為-0.43~-0.46 V；Mo-Ta-Al表現(xiàn)出最負(fù)的腐蝕電位[-0.50V]，表明Mo-Ta-Al薄膜腐蝕驅(qū)動(dòng)力大，耐蝕性差。Mo-Ta-Cr具有最小的腐蝕電流密度[2.94×10??A/cm2]，其次為Mo-Ta-Re[7.27×10??A/cm2]，而Mo-Ta-V、Mo-Ta-Al以及 Mo-Ni系薄膜的腐蝕電流密度最大，表明這些薄膜的耐腐蝕性能較前兩者差。

研究表明Ta元素的引入能夠顯著改善Mo薄膜的耐蝕性，這是由于Ta先于Mo被氧化形成鈍化層，降低薄膜的腐蝕速率[23]。Jorg[25]等的研究也證實(shí)了Al和Ti元素的添加可以改善Mo的抗氧化性能。同樣，Cr是一種常見(jiàn)的耐腐蝕元素，有助于促進(jìn)金屬表面保護(hù)性鈍化膜的形成，Cr通常以兩種氧化態(tài)存在： Cr ³⁺與 Cr ⁶⁺。 Cr 3+形成 Cr 2 O 3 ，作為金屬的保護(hù)屏障；而 Cr ⁶⁺以可溶性的 CrO ₄ ^2? 形式存在，能夠自我修復(fù)表面鈍化膜中的缺陷[29]。就 Mo-Ta-Cr體系而言，Cr與Ta均可以形成鈍化層，兩者協(xié)同有利于形成Cr/Ta復(fù)合氧化膜，這種復(fù)合氧化膜較單一氧化膜可能具有更高的致密度和抗離子滲透能力，從而能夠有效阻隔NaCl溶液中的Cl?、H?O等腐蝕介質(zhì)與Mo的接觸。因此，Mo-Ta-Cr體系表現(xiàn)出最優(yōu)的耐蝕性。

2.5 膜基結(jié)合力

薄膜與基體之間的牢固結(jié)合能夠防止薄膜在使用過(guò)程中出現(xiàn)剝落或脫落的現(xiàn)象，從而保證薄膜在平面顯示器件中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。圖9為三元Mo合金薄膜膜基結(jié)合力測(cè)試結(jié)果。由圖9可以看出：Mo-Ta-Re薄膜膜基結(jié)合力極差，僅為14.785N，其余Mo合金薄膜的膜基結(jié)合力相差不大，均為40N左右。薄膜的膜基結(jié)合力影響因素較為復(fù)雜，包括薄膜與基體元素之間的化學(xué)親和力、晶格匹配度、熱膨脹系數(shù)差異、彈性模量差異[導(dǎo)致應(yīng)力分布不均]以及薄膜內(nèi)應(yīng)力等。有研究表明Mo-Re合金中的Re易在晶界處偏聚，促進(jìn)脆性相析出，進(jìn)而為裂紋萌生和擴(kuò)展提供優(yōu)先路徑。因此，Mo-Ta-Re膜基結(jié)合力顯著惡化的原因可能與Re的偏聚有關(guān)。由于Re元素的引入會(huì)導(dǎo)致薄膜結(jié)合力顯著惡化，因此，在Mo合金薄膜組分設(shè)計(jì)時(shí)，雖然Re元素有助于提高薄膜的腐蝕電位，但從膜基結(jié)合力角度考慮，應(yīng)嚴(yán)格控制Re元素含量。

綜合考慮Mo合金薄膜微觀組織、綜合性能，以及合金靶材制備成本與可加工性，本研究試制了Mo-5Ni-5Ti靶材，以對(duì)比復(fù)合靶制備薄膜與多靶共濺射制備薄膜的微觀組織與性能。通過(guò)對(duì)比不同制備方法得到的薄膜性能，可以為Mo合金靶材的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要參考。

2.6 Mo-Ni-Ti合金板坯的微觀組織

圖10[a]、[b]分別為熱等靜壓燒結(jié)[170 MPa、1250℃、3h]后Mo-Ni-Ti板坯的宏觀形貌與斷口SEM照片。斷面SEM照片顯示：Mo-Ni-Ti板坯呈典型沿晶斷裂，斷面可見(jiàn)少量氣孔；晶粒尺寸集中在2~10μm，分布窄，組織均勻。測(cè)得 Mo-Ni-Ti板坯的密度為9.31g/cm3，氧含量為0.14%[見(jiàn)圖10[c]]。鑒于此，后續(xù)通過(guò)軋制-退火進(jìn)一步提高靶材致密度。

2.7 Mo-Ni-Ti合金薄膜的顯微組織與性能

采用單靶磁控濺射[Mo-Ni-Ti三元復(fù)合靶]制備 Mo-Ni-Ti合金薄膜，并與上述"Mo-Ni復(fù)合靶+Ti單靶"多靶共濺射薄膜進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比，重點(diǎn)考察工藝路線對(duì)顯微組織、力學(xué)及腐蝕性能的影響。圖11為兩種工藝制備薄膜的表面/截面SEM照片。由圖11可見(jiàn)：兩種薄膜表面均為薄片狀顆粒突起，截面呈典型柱狀晶結(jié)構(gòu)，僅厚度略有差異，這歸因于多靶共濺射過(guò)程中Mo-Ni復(fù)合靶的Ni濺射產(chǎn)額偏低，導(dǎo)致沉積速率下降。EDS結(jié)果表明兩種薄膜成分無(wú)明顯差異，說(shuō)明制備工藝對(duì)薄膜成分的影響不大[見(jiàn)圖12]。

圖13為多靶共濺射與復(fù)合靶濺射制備的Mo-Ni-Ti薄膜的磨痕形貌。多靶共濺射薄膜劃痕剝落區(qū)由尺寸大于劃痕寬度的扇形剝落區(qū)構(gòu)成，屬典型的楔形剝落。與之相比，復(fù)合靶制得薄膜楔形剝落區(qū)的尺寸和面積顯著縮小，劃痕中心區(qū)域出現(xiàn)以微裂紋-薄片剝落為特征的翹曲型失效，表明膜/基界面結(jié)合強(qiáng)度更高。

復(fù)合靶制得薄膜的腐蝕電位、腐蝕電流密度、結(jié)合力、電阻率均略優(yōu)于多靶共濺射制得薄膜，具體差異見(jiàn)表3。這主要?dú)w結(jié)于復(fù)合靶材經(jīng)粉末冶金一體化燒結(jié)，成分精準(zhǔn)可控；而多靶共濺射依賴靶功率調(diào)控，易導(dǎo)致成分漂移。總的來(lái)說(shuō)，兩種工藝所制得薄膜性能差異不顯著，因此通過(guò)"薄膜組分設(shè)計(jì)—靶材試制—結(jié)果驗(yàn)證"的整體思路可為平面顯示用新型多組元Mo合金薄膜的開(kāi)發(fā)提供簡(jiǎn)便且低成本的路徑。

表3 薄膜綜合性能比較

3、結(jié)論

磁控濺射制備的Mo-Ta系三元合金薄膜均為單相固溶體結(jié)構(gòu)；合金元素的引入對(duì)薄膜的晶粒尺寸、致密度、導(dǎo)電性、耐腐蝕性及膜基結(jié)合力具有顯著調(diào)控作用，并有助于改善Mo薄膜的致密度，但同時(shí)晶粒有所長(zhǎng)大。其中，V元素有助于細(xì)化晶粒，而Re雖能顯著增強(qiáng)耐蝕性，但會(huì)明顯削弱膜基結(jié)合力。

在Mo-Ni-Ti體系對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合靶單靶濺射制備的薄膜在膜基結(jié)合力[43.05N與39.95 N]、腐蝕電位[-0.42V與-0.46V]及電阻率[4.96×10??Ω·m與5.10×10??Ω·m]方面均略優(yōu)于多靶共濺射薄膜，驗(yàn)證了復(fù)合靶在成分精準(zhǔn)控制與性能穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)。

基于多靶共濺射技術(shù)構(gòu)建的"薄膜成分設(shè)計(jì)—性能優(yōu)化—反向推導(dǎo)靶材成分"策略，可顯著縮短鉬合金靶材研發(fā)周期，降低試錯(cuò)成本，為平面顯示用高性能鉬合金靶材開(kāi)發(fā)提供新路徑。

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（注，原文標(biāo)題：面向平面顯示的鉬合金靶反向設(shè)計(jì)：從多靶共濺射薄膜到復(fù)合靶驗(yàn)證_宮溢超）

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