W/SiC纳米多层膜的制备及表征

采用多靶磁控溅射制备了 Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜。并用 ＸＲＤ和 ＴＥＭ研究了 Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜的微结构。研究表明,Ｗ／ＳｉＣ纳米多层膜的调制结构界面平直、清晰、周期性好;ＳｉＣ调制层为非晶态,Ｗ调制层在大调制周期为纳米晶,并随调制周期减小逐渐转变为非晶态。     

磁控溅射SiC／W纳米多层膜的微结构研究

用磁控溅射法在Ｓｉ基底上制备了不同调制波长的ＳｉＣ／Ｗ纳米多层膜。利用小角度Ｘ射线衍射技术，详细研究了其中典型的多层膜的调制周期性。各子层的厚度及界面平整度等界面微观结构。结果表明：磁控溅射法制备的纳米多层膜具有较好的周期结构及陡峭的界面梯度，由衍射峰位置计算出的界面不均匀旗与子层厚度之比一般在５％以内。     

TiN/AlN纳米多层膜的研究

采用反应溅射法制备了ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米多层膜,并通过ＸＲＤ,ＨＲＥＭ和显微硬度计对多层膜的调制结构和力学性能进行了研究。结果表明：ＴｉＮ／ＡｌＮ纳米多层膜有较好的调制结构。小调制周期时,ＡｌＮ调制层以ＦＣＣ结构在ＴｉＮ调制层上外延生长。调制周期增大,ＡｌＮ调制层中出现六方晶型。ＴｉＮ／ＡｌＮ的显微硬度随调制周期的减小单调上升,并在调制周期＾＝２ｎｍ时达到最高值ＨＫ３２９３。硬度的增高极有可能是小调     

Mo／Si和Mo／B4C软X射线多层膜的界面热稳定性研究

用磁控射法制备Ｍｏ／Ｓｉ多层膜和Ｍｏ／Ｂ４Ｃ多层膜，并在真这中加热３０ｍｉｎ，温度为２００，４００，６００，８００和１０００℃。用小角Ｘ射线衍射法和透射电镜研究不同温度下加热的样品。实验结果表明，当加热温度达６００℃时，Ｍｏ／Ｓｉ多层膜周期被破坏。     

c-AlN的生长对AlN/(Ti,Al)N纳米多层膜力学性能的影响

采用反应磁控溅射制备了具有不同调制周期的AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜，研究了亚稳相立方氮化铝(c—AlN)在纳米多层膜中的生长条件及其对薄膜力学性能的影响．结果表明：在小调制周期下AlN以立方结构存在，并与(Ti，Al)N层形成同结构共格外延生长，使纳米多层膜产生较大的品格暗变．与此相应，AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜硬度和弹性模量随调制周期的减小呈单调上升的趋势，当调制周期小于8～10nm时其增速明显增大，并在调制周期为1．3nm时达到最高硬度29．0GPa和最高弹性模量383GPa,AlN／(Ti，Al)N纳米多层膜的硬度和弹性模量在小调制周期时的升高与亚稳相c—AlN的产生并和(Ti，Al)N形成共格结构有关。     

W/Mo超晶格薄膜的微结构研究

纳米多层膜因常出现物理或力学性能的异常而成为薄膜研究的热点之一。采用ＸＲＤ和ＴＥＭ技术研究了Ｗ／Ｍｏ纳米多层膜微结构。结果表明,Ｗ和Ｍｏ由于同为体心立方结构,且晶格常数相近,由它们交互重叠形成的纳米多层膜具有柱状晶穿过调制界面外延生长的结构特征,形成多晶超晶格结构。     

沉积温度为室温和560℃的Nb／Si多层膜微结构研究

对多靶离子溅射制备的Ｎｂ／Ｓｉ周期多层膜的微结构进行了实验研究。利用Ｘ射线衍射和截面透射电子显微镜观测到室温和５６０℃沉积的Ｎｂ／Ｓｉ多层膜为非晶多层膜，但它们的微结构有很大的不同。采用沉积原子表面活动性和界面反应程度解释了所得到的结果。     

TiN／AIN纳米多层膜的调制周期及力学性能研究

采用一种新型的离子束辅助非平衡反应磁控溅射设备制备了TiN／AlN纳米多层复合膜。采用XRD衍射、TEM、显微硬度计和干涉显微镜对TiN／AlN纳米多层膜的微结构和力学性能进行了表征。结果表明：TiN／AlN多层膜有良好的周期；调制结构影响薄膜的择优取向，薄膜整体表现出硬度增强的效果，硬度随调制周期的变化而变化并在调制周期为7、5nm时达到最大值。     

超高真空磁控溅射Co／Si多层膜的X射线衍射分析

采用Ｘ射线衍射分析表征了磁控溅射方法制备的Ｃｏ／Ｓｉ周期多层膜,由带折射修正的布喇格衍射定律导出多层膜周期厚度,对两组折射修正公式的计算结果进行对比,讨论了平均折射率修正值为负的原因,并应用薄膜光学理论分析小角Ｘ射线衍射谱中出现的一系列现象。     

力学探针两步压入法研究(Ti,Al)N/AlN纳米多层膜的超硬效应

提出了采用毫牛力学探针技术对硬质薄膜的硬度和弹性模量等力学性能进行准确测量的两步压入法，并用此方法研究了（Ti,Al）N／AlH纳米多层膜的硬度和调制周期之间的关系。结果表明，该纳米多层膜体系的硬度和弹性模量随调制周期的减小单调增加，并在调制周期为1.3nm时达到最高值HV＝29.0GPa和E＝383.0GPa，表明（Ti,Al)N/AlN纳米多层膜存在超硬度和超模量效应。     

结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。     

Si作过渡层的Co/Cu/Co三明治膜中高灵敏度巨磁电阻效应和平面内磁各向异性

用高真空电子束蒸发方法制备了以半导体材料Ｓｉ 为过渡层的Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ三明治膜并研究了其巨磁电阻效应。当Ｓｉ 过渡层厚度达到０．９ｎｍ 时,三明治膜中开始出现较强的平面内磁各向异性。在Ｓｉ１．５ｎｍ／Ｃｏ ５ｎｍ／Ｃｕ ３ｎｍ／Ｃｏ ５ｎｍ结构中,在其易轴上得到了５ ．５％ 的巨磁电阻值和０．９ ％／Ｏｅ 的高磁场灵敏度。研究了过渡层Ｓｉ／Ｃｏ 界面之间的相互扩散,发现在过渡层Ｓｉ 与Ｃｏ 层间形成了ＣｏＳｉ 化合物。这个硅化物界面层诱导了三明治膜的平面内磁各向异性,从而导致了易轴上高灵敏度巨磁电阻效应。     

c-AIN的生长对AIN/(Ti,Al)N纳米多层膜力学性能的影响

采用反应磁控溅射制备了具有不同调制周期的AIN/(Ti,Al)N纳米多层膜,研究了亚稳相立方氮化铝(c-AIN)在纳米多层膜中的生长条件及其对薄膜力学性能的影响。结果表明:在小调制周期下AIN以立方结构存在,并与(Ti,Al)N层形成同结构共格外延生长,使纳米多层膜产生较大的晶格畸变。与此相应,AIN/(Ti,Al)N纳米多层膜硬度和弹性模量随调制周期的减小呈单凋上升的趋势,当调制周期小于8～10 nm时其增速明显增大,并在调制周期为1.3 nm时达到最高硬度29.0GPa和最高弹性模量383 GPa.AIN/(Ti,Al)N纳米多层膜的硬度和弹性模量在小调制周期时的升高与亚稳相c-AIN的产生并和(Ti,Al)N形成共格结构有关。     

SiC在异质衬底生长金刚石膜的作用分析

利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｒａｍａｎ光谱分析了Ｓｉ衬底上金刚石膜核化和生长的过程,并着重分析了核化过程产生的ＳｉＣ的性能。利用划痕法测量了ＷＣ衬底上沉积ＳｉＣ和未沉积ＳｉＣ时生长金刚石膜的粘附力,同时还分析了ＷＣ半底上有和没有ＳｉＣ沉积层时表面附近金刚石膜的内应力。结果表明,ＳｉＣ层大大地增强了含碳粒子的聚集和金刚石膜与衬底之间的粘附性,降低了金刚石膜与衬底之间的内应力。     

Si作过渡层的Co／Cu／Co三明治膜中高灵敏度巨磁电阻效应？…

用高真空电子束蒸发方向制备了以半导体材料Ｓｉ为过渡层的Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ三明治膜并研究了其巨磁电阻效应。当Ｓｉ过渡层厚度达到０．９ｎｍ时,三明治膜中开始出现较强的平面内磁各是性。在Ｓｉ １５ｎｍｍ／ｃｏ５ｎｍ／Ｃｕ３ｎｍ／Ｃｏ５ｎｍ结构中,在其易轴上得到了５．５％的巨磁电阻值和０．９％／Ｏｅ的高磁场灵敏度。研究了过渡层Ｓｉ／Ｃｏ界面之间的相互扩散,发现在过渡层Ｓｉ与Ｃｏ层间形成了Ｃｏ－Ｓｉ化合物。这     

调制结构对TiN/ZrN纳米多层膜的表面形貌、生长行为及力学性能的影响

利用射频反应磁控溅射方法,设计并制备了一系列不同调制周期的TiN/ZrN纳米多层膜.利用原子力显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对多层膜的表面形貌、微观结构和力学性能进行了系统表征.研究结果表明调制结构影响着薄膜的择优生长取向、沉积速率和表面形貌;在调制周期为7nm～26nm的范围内,随调制周期的增加,TiN/ZrN多层膜的织构取向有从(100)面向(111)面转变的趋势;TiN和ZrN层的沉积速率随调制周期的变化而变化.在调制周期为15nm左右时,表面粗糙度最小,减小和增加调制周期均导致粗糙度的增加.力学性能分析表明TiN/ZrN多层膜的硬度和弹性模量均高于单一TiN和ZrN的硬度和弹性模量,且随着调制周期的减小有逐渐增加的趋势.此外,根据调制结构和力学性能的分析结果,讨论了TiN/ZrN纳米多层膜的硬化机制.     

SiO2层晶化对TiN/SiO2纳米多层膜结构和性能的影响

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同SiO2调制层厚的TiN/SiO2纳米多层膜.利用X射线衍射、X射线能量色散谱、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜和微力学探针表征和研究了多层膜的生长结构和力学性能.结果表明,具有适当厚度(0.45～0.9 nm)的SiO2调制层,在溅射条件下通常为非晶态,在TiN层的模板作用下晶化并与TiN层共格外延生长,形成具有强烈(111)织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高的超硬效应(最高硬度达45 GPa).随着SiO2层厚度的继续增加,SiO2层转变为非晶态,阻断了多层膜的共格外延生长,使纳米多层膜形成非晶SiO2层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降.     

固态薄膜可重编程的模拟可变电阻存储器的制造和性能

介绍氧化钨基永久性的电可重编程的可变电阻器作用于电子神经网络的模拟突触记忆联接器。该器件具有类晶体管的多层薄膜器件结构，它是依次由直流溅射和电子束蒸发工艺沉积到一个绝缘衬底，即衬底／Ｎｉ／ＷＯ３／ＳｉＯ／Ｃｒ２Ｏ３／ＳｉＯ／Ａｌ。用电压控制Ｈ＾＋离子可逆地内插和去插到ＷＯ３薄膜来调制电阻。     

不同调制周期的TiSiN/TaVN纳米多层膜的结构及性能

为了探究调制周期对TiSiN/TaVN纳米多层膜性能的影响,使用磁控溅射仪在304不锈钢和硅片上沉积TiSiN/TaVN纳米多层膜,采用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕仪、表面性能综合测试仪等分析和探索不同调制周期的TiSiN/TaVN纳米多层膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能。结果表明：TiSiN/TaVN纳米多层膜均为面心立方结构,在(111)晶面和(200)晶面呈现择优取向。随着调制周期的增大,TiSiN/TaVN纳米多层膜的硬度、弹性模量、膜基结合力等先增大后减小,摩擦系数先减小后增大。当调制周期为8 nm时,TiSiN/TaVN纳米多层膜具有优异的力学性能和摩擦学性能,硬度最高为28.79 GPa,弹性模量最大为301 GPa,膜基结合力最高为29.2 N。薄膜硬度强化的主要原因是固溶强化和交变应力场。当调制周期为8 nm时,TiSiN/TaVN纳米多层膜的摩擦系数最小值为0.14,磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损。TiSiN/TaVN纳米多层膜摩擦学性能改善的主要原因之一是摩擦过程中V元素与氧气反应形成了具有自润滑性能的Magnéli相氧化物V₂     

具有纳米调制结构的AlTiN/AlCrN复合涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

目的 研究干摩擦条件下不同AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构对摩擦磨损行为的影响。方法 将处理过的合金工具钢和单晶硅片作为膜层生长的基底材料,在膜层制备之前,先对基底材料进行预处理,然后使用多靶磁控溅射纳米膜层系统沉积一系列不同调制周期和调制比的AlTiN/AlCrN纳米多层膜。通过控制涂层总厚度不变,在调制比为1︰1时,设计不同的调制周期,择优选出磨损量最小、耐磨性最好的调制周期,并以此为恒定值,进而设计不同调制比的试样。采用X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分析与表征纳米多层膜的微观结构和性能,研究调制周期和调制比对AlTiN/AlCrN纳米多层膜微观结构和干摩擦条件下摩擦磨损性能的影响。结果 AlTiN/AlCrN纳米多层膜主体均为面心立方结构,且在(111)、(200)和(220)晶面择优取向。调制结构对多层膜的磨损特性影响较大,当调制周期为14.4 nm时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的摩擦磨损量最小;在调制周期恒定为14.4 nm情况下,当调制比为3︰1时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的耐磨性能最好;AlTiN/AlCrN纳米多层膜的磨损机理主要以磨粒磨损和黏附磨损为主。结论 优化的AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构技术可应用在切削刀具的表面再制造领域,从而延长刀具工作寿命,通过涂层良好的耐磨性能提升设备的加工效率。