TiN-ZrN納米多層膜的制備及其力學(xué)性能的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,納米多層膜由于其結(jié)構(gòu)的人工可設(shè)計特點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。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程。 研究

2、結(jié)果表明:對于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。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

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