TiN-ZrN納米多層膜的制備及其力學(xué)性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，納米多層膜由于其結(jié)構(gòu)的人工可設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其不同于單層膜的特殊性能而備受關(guān)注。1970年，Koehler首次提出兩組元多層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度增強(qiáng)模型之后，多層膜的力學(xué)性能成為了人們的研究熱點(diǎn)。本論文中采用射頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)制備了不同調(diào)制比以及不同調(diào)制周期的TiN/ZrN納米多層膜，研究多層膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、界面狀態(tài)、生長(zhǎng)行為以及力學(xué)性能，并探討了導(dǎo)致多層膜硬度變化的機(jī)制。此外，還研究了多層膜在不同退火溫度下的氧化過(guò)程。 研究

2、結(jié)果表明：對(duì)于TiN/ZrN多層膜而言，調(diào)制結(jié)構(gòu)不僅改變了TiN層和ZrN層的生長(zhǎng)速率，而且使得TiN/ZrN多層膜的擇優(yōu)取向和表面形貌隨調(diào)制周期發(fā)生了變化。同時(shí)由于TiN和ZrN的晶格失配度高達(dá)7﹪，因此TiN/ZrN多層膜中TiN與ZrN之間的界面很難形成很好的外延關(guān)系，而是存在一定的界面混合層。對(duì)于大調(diào)制比、不同調(diào)制周期的TiN/ZrN多層膜的而言，TiN/ZrN多層膜的硬度和彈性模量隨調(diào)制周期的變化沒(méi)有明顯的硬度增強(qiáng)現(xiàn)象。這種硬

3、度的變化與Koehler的復(fù)合強(qiáng)化效應(yīng)有關(guān)，取決于TiN與ZrN之間的界面厚度，并受薄膜擇優(yōu)取向變化的影響。對(duì)于小調(diào)制比、不同調(diào)制周期的TiN/ZrN多層膜的而言，多層膜的硬度和彈性模量均高于單一TiN和ZrN的硬度和彈性模量，且隨著調(diào)制周期的減小有逐漸增加的趨勢(shì)。TiN/ZrN多層膜力學(xué)行為的變化可能與TiN和ZrN之間的界面層厚度及數(shù)量有關(guān)。 TiN/ZrN多層膜在不同退火溫度下的氧化行為和力學(xué)性能的研究發(fā)現(xiàn)：多層膜在不同退