磁控溅射法具有沉积速率高、成膜质量优异等特点常用于金属银薄膜的制备。磁控溅射沉积银薄膜时,Ar常选作溅射气体,当添加适量的N2作溅射气体时,银薄膜的微观结构发生改变。此外,银/氮化物等多层结构功能膜层常用于电子器件,采用磁控溅射法连续制备多层结构的银/氮化物薄膜时,必须更换溅射气体种类,这使得制备工艺复杂化。因此,研究Ar/N2混合气氛下金属银薄膜的制备,在调节银薄膜结构和分析其结构演变机制方面具有科学研究意义;在简化银/氮化物多层结构功能膜层的制备工艺方面具有工程指导意义。本文采用磁控溅射法在Ar/N2混合气氛下沉积银薄膜,探索了混合气氛下N2含量对银薄膜微观结构及其性能的影响规律和调控机制。采用XRD、SEM和XPS对银薄膜的微观组织结构进行了分析,并探讨了N2含量对其耐腐蚀性能、光学性能、电学性能和膜/基结合力等性能的影响。研究结果如下:引入N2作为工作气体,银薄膜中并未发现氮化银的生成,但其晶粒取向、晶粒尺寸和表面形貌等微观结构均发生了显著的变化。在纯Ar气氛下制备的银薄膜呈现出(111)择优取向,随着Ar/N2混合气氛中N2含量的增加,晶粒择优生长取向由(111)转变为(100);银薄膜的平均晶粒尺寸随Ar/N2混合气氛中N2含量的增加先减小后趋于稳定;当N2含量较低时,银薄膜表面光滑平整、膜层致密,而N2含量增大到50 vol.%以上时,银薄膜表面出现大量的空隙、膜层致密度下降。研究表明,混合气氛下溅射Ag粒子的能量变化是导致薄膜微观结构发生改变的主要原因。较低N2含量下所制备的银薄膜表面光滑平整、膜层相对致密,其耐腐蚀性好、镜面反射率高、电阻率较低且膜/基结合力较高。当N2含量小于33.3 vol.%时,银薄膜的平均晶粒尺寸随着Ar/N2混合气氛中N2含量的增加而减小,由于晶界散射的作用,导致膜层电阻率不断增大;随着N2含量的进一步增加,银薄膜中的孔隙数量逐渐增多、膜层致密度减小,由于孔隙等缺陷散射的作用,导致膜层的电阻率进一步增大。薄膜与衬底的结合力随着Ar/N2混合气氛中N2含量的增加而减小,疏松多孔的膜层结构是导致膜/基结合性能较差的主要因素。综上所述,在Ar/N2混合气氛下采用磁控溅射方法制备金属银薄膜未发现氮化银的生成,适量的N2引入,不仅可以对银薄膜的晶粒取向进行调控,还可以获得膜层相对致密、性能较好的金属银薄膜。