TiN-ZrN納米多層膜的生長行為及力學(xué)性能研究.pdf

1、納米多層膜具有深刻的物理內(nèi)涵和一些單層膜不具備的特殊性能，引起了人們的極大關(guān)注。本文采用了磁控濺射技術(shù)，從探討不同沉積率下ZrN單層膜的生長規(guī)律入手，進而分別在ZrN單層膜生長呈(100)織構(gòu)和(111)織構(gòu)的沉積條件下，制備了TiN/ZrN納米多層膜，其中TiN單層膜生長保持(100)織構(gòu)，分析了TiN/ZrN納米多層膜的結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能，探討了納米多層膜的硬化機制。此外，我們還采用TaN界面層的方面，嘗試改善TiN/ZrN多層膜的調(diào)

2、制均勻性和生長相干性。 研究結(jié)果表明：對于ZrN單層膜生長，隨著濺射功率從80 W增加到120 W，薄膜的織構(gòu)取向可以從[100]逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閇111]，且晶粒大小隨功率的增加而逐漸減小。單層膜的硬度與晶粒尺寸之間很好地滿足Hell-Patch關(guān)系。在ZrN濺射功率為80和120 W的條件下制備的TiN/ZrN多層膜，有著相近的調(diào)制周期和成分比例，但多層膜的相干特征不同。多層膜中TiN層和ZrN層的生長行為與界面匹配和單層膜的生長

3、行為有關(guān)。不同沉積工藝制備的TiN/ZrN多層膜的硬度均高于TiN或ZrN單層膜，并隨著調(diào)制周期的增加而逐漸降低。多層膜的彈性模量介于TiN和ZrN單層膜之間，且隨調(diào)制周期的變化完全一致。聯(lián)合晶粒尺寸引起的Hell-patch效應(yīng)和協(xié)調(diào)應(yīng)變效應(yīng)可以定性地解釋TiN/ZrN多層膜的實驗結(jié)果。而定量計算結(jié)果顯示，復(fù)合強化機制不太可能是TiN/ZrN納米多層膜的硬化機制。在TiN/ZrN多層膜中引入晶格常數(shù)居中的TaN界面層，可以改善多層膜周