TiN-ZrN納米多層膜的制備及其力學性能的研究.pdf

1、近年來，納米多層膜由于其結構的人工可設計特點及其不同于單層膜的特殊性能而備受關注。1970年，Koehler首次提出兩組元多層結構的強度增強模型之后，多層膜的力學性能成為了人們的研究熱點。本論文中采用射頻反應磁控濺射技術制備了不同調制比以及不同調制周期的TiN/ZrN納米多層膜，研究多層膜的表面形貌、晶體結構、界面狀態(tài)、生長行為以及力學性能，并探討了導致多層膜硬度變化的機制。此外，還研究了多層膜在不同退火溫度下的氧化過程。 研究

2、結果表明：對于TiN/ZrN多層膜而言，調制結構不僅改變了TiN層和ZrN層的生長速率，而且使得TiN/ZrN多層膜的擇優(yōu)取向和表面形貌隨調制周期發(fā)生了變化。同時由于TiN和ZrN的晶格失配度高達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系，而是存在一定的界面混合層。對于大調制比、不同調制周期的TiN/ZrN多層膜的而言，TiN/ZrN多層膜的硬度和彈性模量隨調制周期的變化沒有明顯的硬度增強現(xiàn)象。這種硬

3、度的變化與Koehler的復合強化效應有關，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。對于小調制比、不同調制周期的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，且隨著調制周期的減小有逐漸增加的趨勢。TiN/ZrN多層膜力學行為的變化可能與TiN和ZrN之間的界面層厚度及數(shù)量有關。 TiN/ZrN多層膜在不同退火溫度下的氧化行為和力學性能的研究發(fā)現(xiàn)：多層膜在不同退