程奕天

（深圳职业技术学院 博士后创新基地，智能制造技术研究院，广东 深圳 518055）

刚玉结构氧化铝（α-Al2O3）具有优异的物理和化学性能，如很高的热硬度、很好的抗氧化性、很高的物理及化学稳定性等．这些性能使其成为一种作为防扩散、抗磨损和抗氧化涂层的优选材料[1-3]．氧化铝的大多数同质多晶体如γ、κ或非晶相等难以满足高温应用场景的要求[4-8]，只有热稳定的 α相才具有相匹配的性能．在工业生产中可用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）制备 α-Al2O3薄膜，但要求基体温度高于1000℃[9]．在过高的沉积温度下仅能使用昂贵的硬质合金作为基体，且基体材料与薄膜间很可能发生不必要的化学反应．而在较低的温度下沉积氧化铝薄膜时通常会导致亚稳相的形成，这些亚稳相在高温环境时会不可逆地转变为 α-Al2O3并伴随着很大的体积变化，引起薄膜的开裂或失效[4]．因此，如何降低高纯度α-Al2O3薄膜的沉积温度一直是拓展其实际应用的关键问题．

目前，在多种实现 α-Al2O3薄膜低温生长的方法中，学者们更倾向于采用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）技术．根据近年来报道的研究进展情况，可以将这些方法大致归为 2类：第一类方法采用了新的脉冲等离子体技术或高度电离的PVD工艺，以获得高离化率和强能量粒子冲击．Zywitzki等[10,11]采用脉冲磁控溅射系统，当基体温度高于760℃时所得氧化铝薄膜表现出单一的α相．Wallin等[12,13]采用高功率脉冲磁控溅射（High-power impulse magnetron sputtering，HIPIMS）技术将α-Al2O3薄膜的沉积温度降到了650℃．Brill等[14]在磁过滤电弧离子镀系统中达到了同样……