磁控濺射技術(shù)設(shè)計(jì)合成TiB2-Al2O3和TiB2-AlN納米多層膜的研究.pdf

1、本文通過磁控濺射技術(shù)在硅基底、藍(lán)寶石基底、不銹鋼基底上分別制備了TiB2/Al2O3、TiB2/AlN納米多層膜。通過對(duì)樣品的小角度XRD測(cè)試，輔以掃描隧道顯微鏡(SEM)表征了樣品的多層膜結(jié)構(gòu);用大角度XRD衍射來分析多層膜的晶體結(jié)構(gòu);用納米壓痕儀和表面輪廓儀測(cè)試了多層膜的硬度、彈性模量及臨界載荷等機(jī)械性能。討論了多層膜的調(diào)制周期、調(diào)制比、工作氣壓及基底偏壓對(duì)多層膜的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響。
　　調(diào)制周期與調(diào)制比的不同，會(huì)對(duì)多層膜

2、的硬度與彈性模量產(chǎn)生很大影響。多層膜硬度與彈性模量隨調(diào)制周期、調(diào)制比的增大，均呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，當(dāng)調(diào)制周期為11nm，調(diào)制比為tTiB2∶tAl2O3=7∶1，工作氣壓為0.6 Pa，基底偏壓為-60 V時(shí)，多層膜機(jī)械性能達(dá)到最佳:硬度為29.4 GPa、彈性模量為457.1 GPa，同時(shí)薄膜的殘余應(yīng)力與摩擦系數(shù)均優(yōu)于單層膜。
　　TiB2/AlN多層膜中不同物質(zhì)的層厚度會(huì)對(duì)薄膜的機(jī)械性能產(chǎn)生很大影響，分別通過改變AlN和Ti

3、B2層厚度，找到最佳層厚度配比。當(dāng)TiB2層厚度為7nm，AlN層厚度為3.2 nm，工作氣壓為0.6 Pa，基底偏壓為-60 V時(shí)，多層膜硬度達(dá)到最大值為38.9 GPa、彈性模量也達(dá)最大為540.8 GPa。
　　對(duì)于TiB2/Al2O3和TiB2/AlN納米多層膜，以前的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。本文在得到多層膜最佳工藝參數(shù)，合成具有高硬度、高彈性模量、良好的膜基結(jié)合力、較低摩擦系數(shù)和較低殘余應(yīng)力的TiB2/Al2O3、TiB2/AlN