CrAlN/TiAlN 纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAlN/TiAlN纳米多层膜,并通过X射线衍射仪 、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAlN/TiAlN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAlN（或TiAlN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAlN/TiAlN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAlN/TiAlN纳米多层膜比CrAlN, TiAlN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

磁控溅射AI／Pb纳米多层膜调制结构研究

用磁控交替沉积制备Al／Pb纳米多层膜,运用XPS,AFM,TEM考察表面状况及膜结构．结果表明,实验条件下,当Al层厚60nm时,Pb子层标定厚度从20nm增至30nm,可形成较完整埋层调制结构．随Pb层厚度增加,连续性变好、表面糙度降低,Al层对Pb层表面糙度克服能力提高,改善层状结构完整性．多层膜中Al,Pb子层均存在（111）择优取向特征,由fcc结构的表面自由能最小化引起．     

金属纳米多层膜概述

纳米多层膜具有很多特殊性能,得到了广泛的应用。阐述了金属纳米多层膜的两种制备方法。大量研究和试验表明,多层膜具有光、电、磁等不同的特殊性能,虽然目前纳米多层膜的应用已经遍及国民生活的很多领域,但仍存在很多待解决的问题。     

退火温度对不连续多层膜磁性及微结构的影响

通过射频和直流磁控溅射方法和原位退火工艺将Fe颗粒嵌入绝缘SiO2母体中制备了系列不连续金属绝缘体多层膜样品．研究发现，热处理温度对薄膜中的磁性颗粒分布和磁性能有很大的影响．通过扫描探针显微镜对样品的微结构进行了分析，发现在400℃时形成典型的不连续多层膜结构，磁性颗粒比较均匀的分散在母体当中．样品的磁性能测量结果显示该样品具有较好的磁性能．     

退火温度对Fe／Pr／Cu多层膜巨磁阻的影响

通过采用直流磁控溅射法制备Fe/Pr/Cu多层膜,并在不同温度下进行高真空退火,同时用X射线衍射仪和四探针测试仪测量不同温度下样品的结构和磁电阻,最终可获得具有一定的周期性和层状结构的多层膜Fe/Pr/Cu.退火后其仍保持多层膜结构,但晶粒变大,磁电阻随磁场强度的增大而增大,GMR性能随退火温度的增大先增大后减小.Fe/Pr/Cu多层膜经不同温度相同时间热处理后,层间分离随温度的升高越来越明显,且磁电阻随温度的升高而增强.     

脉冲激光沉积TiN/AlN多层膜的微结构与力学性能

采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。     

聚酰亚胺基纳米氟碳膜的结构和性能研究

利用射频磁控溅射法，以聚四氟乙烯为靶材，在聚酰亚胺(PI)薄膜上沉积纳米氟碳膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)观察了纳米氟碳膜的表面形貌。通过优化放电条件，在PI薄膜上得到了一层致密均匀的由纳米粒子组成的氟碳膜。利用X射线光电子能谱(XPS)研究了膜的结构及其对放电条件的依赖性。结果表明：这种纳米氟碳膜由-CF3，-CF2，-CF-和-C-4个组分构成。水接触角的测量数据表明：在PI基底上沉积纳米氟碳膜可以提高其憎水性能。     

FeTaPt多层膜的磁粘滞研究

在800℃基底温度下,以单晶硅为基底,采用磁控溅射法制备了FeTaPt多层膜。通过XRD检测样品为单相,利用VSM测量了样品在双磁场下的磁化强度与时间的关系,并且利用磁滞Preisach模型得到材料的拟和参数。结果表明：在样品矫顽力附近出现了磁化强度随时间对数的线性变化,当磁场偏离矫顽力时,磁粘滞行为将偏离线性变化,这不仅与H1和H2有关,而且与H1、H2的差值有关,H1、H2差值越小,非线性衰减越明显。     

多层反膜系反射特性的计算机模拟计算及其应用

根据薄膜光学与膜系设计的原理,对非四分之一波长的多层反射膜系的反射特性进行了计算,总结出高折射率薄膜的光学厚度与膜系的倍频反射带之间的关系,并以此指导设计出特殊要求的多层反射膜系.     

铝合金基板上磁控溅射离子镀氮化钛膜层的研究

对自行研制的一台磁控溅射离子镀实验裴置的放电特性进行了测试,并用该装置在硬铝(LY16)基板上进行了沉积氮化钛膜层的工艺试验,系统地研究了各工艺参数对膜层性能的影响。试验结果表明:在较低温度(120～140℃)条件下,用磁控溅射离子镀工艺可以在铝合金基体上得到组织致密质量较好的膜层,其硬度值可以达到Hv2200kg/mm~2,且仍能保持基体时效强化的强度。     

铝靶电流对TiAlN薄膜组织结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在YG6硬质合金表面沉积Ti Al N薄膜,研究Al靶的溅射电流对TixAl1-xN薄膜组织结构与性能的影响。利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析仪器对制备的TixAl1-xN薄膜的相结构、表面形貌和显微硬度进行测试分析。测试结果表明:膜层中存在Ti3Al N、Al N相,且Ti3Al N沿(220)晶面择优取向。SEM测试表明,随Al靶功率的提高,膜层晶粒结构变得更致密。显微硬度仪测得薄膜平均硬度最高可达2 980 HV。     

偏压对磁控溅射Cr-N薄膜组织及性能影响

采用磁控溅射离子镀制备Cr-N薄膜,研究基体偏压对Cr-N薄膜组织结构和性能的影响。分别用辉光放电光电子谱(GDOES)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分析薄膜成分和组织结构,显微硬度计测量薄膜硬度。结果表明,薄膜为非化学计量比的Cr-N薄膜,N/Cr原子比均小于0.25,薄膜主要以Cr的衍射峰为主。在偏压达到60 V后薄膜显示了较高的硬度(25 GPa),其归因于离子轰击导致的薄膜的致密度的提高。偏压超过60 V后,致密度达到饱和,硬度增加不明显。     

调制周期对Ti-TiN多层薄膜光学和电学性能的影响研究

采用反应直流磁控溅射法,在Si(111)基底上制备一系列不同结构的Ti/TiN多层薄膜.研究了溅射沉积过程中调制结构对周期薄膜光电性能的影响.研究结果表明:电阻率随着周期层数的增大而减小;周期层数增加时薄膜近红外反射率增大;当调制周期为25 nm时,薄膜方块电阻最小,同时薄膜红外反射率最大;修正了红外反射率RIR近似计算公式的系数.     

BN及Ag对FePt薄膜结构和磁性的影响

采用磁控溅射在玻璃基片上制备了BN/FePt/Ag薄膜,并在550℃真空退火30 min.用振动样品磁强计和X射线衍射仪研究了薄膜的磁特性和微观结构.结果表明:BN的厚度影响了BN/FePt/Ag薄膜的有序度和矫顽力,而且BN的添加有效地抑制了FePt粒子的长大,较薄的BN更有利于FePt由FCC向FCT相转变.此外,Ag的位置对提高[BN/FePt]s/Ag薄膜的垂直取向有一定的影响,总厚度为3.75 nm的Ag掺杂在BN与FePt之间要比在顶层更利于FePt垂直取向.     

溅射时间对Ni/SiO_2玻璃光衰减片衰减性能的影响

为了提高光衰减片整体的光衰减效果,采用真空磁控溅射法,利用真空磁控溅射仪制备纳米级厚度的Ni/SiO2玻璃光衰减片.利用X-射线衍射(XRD)、原子能谱、扫描电镜和722分光光度计等表征手段,研究溅射时间(5、10、15、20、25 min)对透光率、微观结构的影响.实验结果表明:当溅射工作压力为0.4Pa,溅射时间为25 min时,金属Ni在SiO2玻璃基片上形成(111)和(200)晶面取向的镀Ni薄膜;SiO2玻璃基片上沉积的薄膜平整,颗粒分布均匀、排列紧密;试样的透光率达到0.41,采用磁控溅射法制备金属Ni/SiO2玻璃复合薄膜式光衰减片满足光纤通信需求.     

射频功率对Cu/Ag导电薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射工艺以Cu／Ag合金为靶材在高阻半导体Cd1-xZnxTe上制备导电薄膜。系统地研究了溅射功率对沉积速率、薄膜电阻率、组织形貌及接触性能的影响。结果表明，沉积速率随溅射功率的增加呈线性增加，薄膜电阻率随功率增大而增大。电流-电压关系（I—U）测试表明在高阻Cd1-xZnxTe上溅射Cu／Ag薄膜后不经热处理已具有良好的欧姆接触性，溅射功率为100W时的接触性能好于功率40W时的接触性能。     

CuLaO2薄膜的制备和光电性能研究

采用传统的固相烧结法制备出纯相CuLaO2粉末,以此为靶材,首次采用射频磁控溅射法制备CuLaO2 薄膜并进行退火研究,得到了具有少量杂相的CuLaO2薄膜.其透过率在红外光区较高,近70%,可见光范Itt相时较低.CuLaO2 薄膜的电导率约6.7×10-4S/cm.对比分析了CuLaO2粉末及薄膜室温光致发光性能.测试结果表明,粉末和薄膜在450 am-650 am范围都有明显的发光带,而薄膜有少量的杂峰,杂峰是由于La203、Cu的氧化物及石英衬底的影响.     

磁控溅射TiCN薄膜对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响

基于正交试验设计，在铝合金表面磁控溅射沉积TiCN薄膜，采用盐雾腐蚀、电化学腐蚀、硬度测试等探究磁控溅射工艺参数（钛靶功率、碳靶功率、氮氩比）对Al-Cu-Mg-Ag合金硬度与抗腐蚀性能的影响规律，并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等对其机理进行探讨。结果表明：磁控溅射工艺参数对合金的膜层硬度、盐雾最大腐蚀深度、腐蚀电流密度、膜基结合力的影响顺序分别为：氮氩比>C靶功率>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；Ti靶功率>C靶功率=氮氩比。C靶功率200 W、Ti靶功率100 W、氮氩比为1：40时，可以获得耐蚀性、硬度和膜基结合力综合性能优良的TiCN膜层。     

Microstructure and properties of sputtered thermal barrier coatings

A 3 kW radio frequency (RF) magnetron-sputtering unit was used to produce zirconia ceramic coatings on hollow turbine blades and vanes, which had been deposited a NiCrAlY bond coat layer by cathodic arc deposition. The NiCrAlY coating surface was shot-peened, and the residual stress in the bond coat layer and the effects of heat treatment on the residual stress are presented. After shot peening porosities and microgaps disappear in the NiCrAlY bond coat, the whole depth profile is residual compressive stress. Coarseness tests show that the roughness value (Rz) decreases from 16.4 to 3.3 μm. The microstructure and phase composition of the coatings were investigated using electron probe microanalysis (EPMA) and X-ray diffraction (XRD). The results show that tho/NiCrAlY bond coat is composed of γ and Cr phases, and the Al2O3 scales are formed near the interface between the ZrO2 ceramic layer and the NiCrAlY bond coat. No degradation occurred to RF sputtered ceramic coatings after oxidating at 1150℃ for 100 h, heating at 1150℃ for 5 min and then air-cooling for 500 thermal cycles.