《非硅MEMS技术及其应用》:
对需产生较大回复应力的SMA微驱动器,必须利用M相变,而非只用R相变。但二元TiNi膜的相变滞后往往较大,约为30℃,即冷却至相变区的时间较长,使二元TiNi合金的响应速度较慢。所以,当需要改善TiNi合金的响应速度时,需要降低TiNi膜的相变滞后。通过向二元TiNi合金中添加Cu元素来置换Ni原子,可在不降低相变温度的条件下,有效地降低相变滞后。
4.3.2TiNi基形状记忆合金膜的制备
用于MEMS器件中的TiNi基薄膜的加工工艺流程主要为:薄膜制备→TiNi薄膜的图形化→晶化退火,下面对它们分别进行讨论。
4.3.2.1TiNi基薄膜制备方法
TiNi薄膜制备方法很多,主要有磁控溅射、真空蒸发、离子溅射、电子束沉积、脉冲激光沉积、阴极弧光等离子镀、超声束沉积、电弧喷涂等。其中,直流或射频磁控溅射法由于设备简单,薄膜沉积速率较快,且薄膜成分与靶成分相差不大等原因,而成为TiNi基薄膜制备的主要方法。磁控溅射时,影响所沉积TiNi薄膜性能的工艺参数很多,主要有:靶材、溅射气压、溅射功率、基片温度等,下面结合使用日本ANELVA公司的SPF-210射频磁控溅射机制作TiNi基薄膜时采用的具体工艺参数进行介绍。
1)靶材
由于靶材成分对溅射薄膜的成分有着决定性的影响,而薄膜的成分对其最终的相变也有着十分重要的影响,故在溅射前应根据所需选择具有合适成分配比的靶材。实际研究中采用铸态合金靶。
对于TiNi薄膜,为获得室温奥氏体组织,采用富Ni的TiNi靶;为获得室温R相或M相,则采用具有富Ti成分的TiNi靶,而后通过后续晶化温度来调节最终的室温组织结构。
对于TiNiCu薄膜,为获得室温A组织,采用相当于富(NiCu)的TiNiCu靶;而为获得搴温M组织,则采用相当于富Ti的TiNiCu靶。
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