离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

利用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０￣４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３￣４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

采用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０～４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３～４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备，以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明：离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性，改善了膜基结合力。     

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜.测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照.结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高.工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好.     

离子束辅助沉积TiN膜的摩擦学特性

用ＸＰＳ，ＡＥＳ和ＸＲＤ分析厚约２μｍ离子束辅助沉积ＴｉＮ膜的成分和结构．实验表明：膜的表面成分主要是ＴｉＯ_２，膜内是轻微择优取向晶粒较细的ＴｉＮ．膜与衬底的界面存在混合区，用阶梯加载法测定润滑条件下ＧＣｒ１５钢与ＴｉＮ膜对磨时的临界载荷－速度关系．试验发现ＴｉＮ膜可显著扩大边界润滑区，承受较大载荷而不致发生擦伤．     

离子束辅助沉积氧化镁薄膜

为了获得等离子体显示器的介质保护膜,利用离子束辅助沉积技术制备了致密的MgO薄膜;通过X射线衍射仪、扫描电镜、光电子能谱分析了MgO薄膜的特性及特性和工艺参数之间的关系。结果表明：薄膜主要显示（200）晶面的择优取向;从断面形貌、密度及折射率来看,离子束辅助沉积制备的MgO薄膜比电子束蒸发制备的MgO薄膜更致密,薄膜和基底间的结合力更强;离子能量,基底温度,沉积速率及退火处理影响薄膜的结晶,离子能量为1KeV时,薄膜结晶性最好,在离子能量固定为1KeV时,基底温度或沉积速率降低都能提高薄膜的结晶度;空气为退火有助于薄膜的进一步生长。     

TiN薄膜的合成及其性能研究

用电子束蒸发沉积钛和40keV氮离子束轰击交替进行的办法合成了TiN薄膜。用RBS,AES,TEM,XPS,和X射线衍射研究TiN薄膜的组分和结构表明:用离子束增强沉积制备的TiN薄膜主要由TiN相构成;晶粒大小为30—40um,无择优取向;而非离子束轰击沉积的薄膜则是无定形的;用离子束增强沉积制备的TiN薄膜,其氧含量明显小于无离子束轰击薄膜的值;在TiN薄膜和衬底之间存在一个界面混合区,厚度为40um左右。机械性能测试表明,TiN薄膜具有高的显微硬度,低的摩擦系数。     

离子束增强沉积制备CrNx薄膜

利用离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）技术制备了ＣｒＮｘ薄膜。对不同能量氮离子轰击所制备的薄膜进行了Ｘ射线衍射、Ｘ射线光电子能谱分析、膜层断裂韧性以及摩擦学性能研究。试验结果表明，在相同试验条件下，氮离子轰击能量影响ＣｒＮｘ薄膜的相组成及取向，低能氮离子轰击所制薄膜具有较高的ＫＩＣ数值，且表现出更优异的摩擦学性能。     

离子束增强沉积Si—N膜

用离子束增强沉积方法制备了Ｓｉ－Ｎ薄膜，其中Ｓｉ由一束Ａｒ离子从Ｓｉ靶上溅射上下来，在溅射沉只的同时，以一束Ｎ离子轰击正在沉积的膜层，于是获得了Ｓｉ－Ｎ膜。采用卢瑟福背散射，红外光谱和透射电镜对膜层的成分和结构进行了分析，结果表明：膜面平整，膜层为非晶或微晶结构，由Ｓｉ和βＳ３Ｎ４组成。     

CH_4离子束增强沉积对TiC薄膜显微硬度的影响机制

研究了双离子束沉积ＴｉＣ薄膜的形成．离子束反应溅射膜的显微硬度比ＣＨ_４高子束增强沉积膜的显微硬度高．ＸＰＳ，ＴＥＭ和ＡＥＳ分析表明后者硬度低的一个重要原因是ＣＨ_４离子束轰击引入过量的自由碳原子．     

PREPARATION OF TiN FILMS BY N_2 ASSISTED Xe~+ ION BEAM ENHANCED DEPOSITION AND THEIR MECHANICAL PROPERTIES

A new method for preparation of hard TiN films has been developed by using electronbeam evaporation-deposition of Ti and bombardment with 40 keV Xe~+ ion beam ina N_2 gas environment.The synthesized TiN films were superior to PVD and CVDones in respects of improved adhesion to substrate and low preparing temperature.Theyexhibited good wear resistance and high hardness up to 2200 kg/mm~2.Some industrialapplications have been reported.     

SYNTHESIS OF TiN FILM WITH ION BEAM ENHANCED DEPOSITION AND ITS PROPERTIES

The TiN films were synthesized with an alternate process of depositing titanium from a E-gunevaporation source and 40 keV N~+ bombarding onto the target.It is shown from the composi-tion analysis and structure investigations using RBS,AES,TEM,XPS and X-ray diffractionspectrum that the formed fihns are mainly composed of TiN phase with grain size of 30—40nm and without preferred orientation,the nitrogen content in the film is much less than that incase without N~+ bombarding,and an intermixed region about 40 nm thick exists between thefilm and the substrate.The films exhibt high microhardness and low friction. ZHOU Jiankun,Ion Beam Laboratory,Shanghai Institute of Metallurgy,Academia Sinica,Shanghai 200050,China     

离子束增强沉积合成氮化钛薄膜的计算机模拟SCIEI

本文建立了一个适用于描述离子束增强沉积(Ion Beam Enhanced Deposition,即IBED)过程的Monte-Carlo计算机模拟程序。程序由离子注入计算和蒸发沉积计算两大部分组成。离子注入计算以二体碰撞近似为基础,以随机固体为靶模型,对入射离子和所有反冲原子的力学运动进行跟踪。程序中考虑了沉积原子对靶室中某些残余气体分子的吸附;还表达了靶的组份及密度在IBED过程中的不断变化,从而实现了靶的动态化。该程序可以提供IBED薄膜组份的深度分布、界面混合以及能量沉积等信息。计算结果表明,在IBED氮化钛薄膜中,Ti沉积速率对薄膜组份有很大影响。当沉积速率较低时,薄膜组份基本与注入离子和沉积原子的到达率比(N/Ti)无关。膜与基体间的混合层厚度随离子原子到达率比(N/Ti)增加而增加。计算结果与实验测试结果符合很好。     

离子束辅助沉积合成B—N薄膜的分析

用离子束辅助沉积(IBAD)技术合成氮化硼薄膜,红外吸收谱和透射电镜的观测结果显示,薄膜含有c—BN和h—BN相薄膜Knoop硬度值高达35GPa。逐层剥离的AES谱结果表明,薄膜表面存在氮离子的注入效应,薄膜由注入层、成分均匀层和离子束混合过渡层组成     

PREPARATION OF B-N FILMS BY ION BEAM ASSISTED DEPOSITION

BN films,synthesized by ion beam assisted deposition,were analysed by RBS,AES,IR spectra and TEM.Formatiom of c-BN phase was shown not only by IR spectra atabsorption peak of 1100 cm~(-1),but also by electron diffraction pattern.The results ofAES demonstrate an effect of N~+ implantation near the film surface.The deposited filmsconsist of three layers,i.e.,ion implantation layer,film layer and mixed intermediatelayer,according to the difference of concentration.The micro-Knoop hardness of the film is25—35 GPa.     

离子束辅助沉积Fe－N薄膜的相形成

用离子束辅助沉积方法合成Ｆｅ－Ｎ薄膜，用离子束背散射和Ｘ射线衍射方法分析薄膜成分和结构．结果表明，薄膜的组分（α－Ｆｅ，ζ－Ｆｅ２Ｎ，ε－Ｆｅ（２－３）Ｎ，γ＇－Ｆｅ４Ｎ相等）取决于沉积参数。给出了沉积温度和Ｎ／Ｆｅ原子到达比组成的相区域图．     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜结构及性能研究

用单源低能氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）法制备了非晶碳薄膜．氩离子能量为４００－１５００ｅＶ．膜面光滑致密，与衬底的结合力较高。用Ｒａｍａｎ，ＦＴＩＲ，ＨＲＴＥＭ，ＴＥＤ，ＳＥＭ，ＥＲＤ及ＲＢＳ研究了薄膜的形貌、结构和组分，测量了膜的电阻率、显微硬度及摩擦系数．薄膜为无定形的类金刚石（ＤＬＣ）．其中含氢约为２０５ａｔ．－％，碳原子与氢原子几乎没有形成Ｃ－Ｈ键．随着离子束能量及束流的增加，显微硬度、摩擦系数增加，电阻率减小．硬度增加是由于薄膜致密度的增加，而电阻率降低是由于膜中金刚石键（ｓｐ~３键）含量减少的缘故．     

离子束增强沉积Si─N膜

用离子束增强沉积方法制备了ＳｉＮ薄膜，其中Ｓｉ由一束Ａｒ离子从Ｓｉ靶上溅射下来，在溅射沉积的同时，以一束Ｎ离子轰击正在沉积的膜层，于是获得了ＳｉＮ膜。采用卢瑟福背散射、红外光谱和透射电镜对膜层的成分和结构进行了分析，结果表明：膜面平整，膜层为非晶或微晶结构，由Ｓｉ和βＳｉ３Ｎ４组成