氮气流量对UBMS制备TiN薄膜结构和力学性能的影响

利用非平衡磁控溅射离子镀技术研究了不同氮气流量对TiN薄膜结构、摩擦性能、附着力及显微硬度的影响.研究结果表明:N2流量对TiN薄膜的择优取向有很大影响,N2流量较小时,TiN薄膜显示出{111}择优取向生长趋势,在N2流量为15sccm条件下沉积的TiN薄膜的(111)衍射峰强度最强,与之对应的薄膜硬度和膜基结合强度最高,耐磨性能也最好;N2流量的大小对TiN薄膜的沉积速率和摩擦系数影响显著,并随N2流量增加都有较明显的下降趋势.     

在室温条件下制备高质量纳米结构TiN薄膜研究

在室温条件下,利用磁过滤等离子体在单晶硅和不锈钢表面上制备了性能优异的纳米结构TiN薄膜.运用原子力显微镜和掠角入射X射线衍射仪对其结构与形貌进行了表征,利用纳米压痕仪测量了TiN薄膜的硬度和弹性模量.结果表明:TiN薄膜表面光滑,致密,无柱状晶;TiN晶粒的平均尺寸为50nm,薄膜硬度达50 GPa,是传统CVD和PVD技术沉积氮化钛的两倍多;XRD衍射试验表明,纳米TiN的衍射角都普遍向小角度移动,TiN晶粒沿(111)择优生长.     

非平衡磁控溅射沉积TiN/Ti-O复合薄膜机械性能研究

本文利用非平衡磁控溅射设备,采用四种不同的TiN到Ti-O的过渡方式,在Si(100)和Ti6A14V基体上制备了TiN/Ti-O薄膜.采用X射线衍射(XRD)分析薄膜的结构;使用AMBIOSXP-2台阶仪检测薄膜应力;利用XDl000B knoop型显微硬度仪、瑞士CSEM销盘摩擦磨损实验机、WS-97系统划痕实验机对薄膜的力学性能进行检测.结果表明,在钛合金表面制备TiN薄膜后,逐渐降低N2流量至0 sccm,沉积一层Ti膜,再用逐渐通入O2制备Ti-O薄膜的工艺制备的TiN/Ti-N/Ti/Ti-O薄膜具有较好的力学性能.     

TiN纳米薄膜的高硬度及其产生机制

用脉冲直流多弧离子镀方法在W18Cr4V高速钢基体上沉积具有纳米结构的TiN薄膜,用XP纳米压入仪测量薄膜的硬度,研究了其硬度产生的机制.结果表明,厚度为2-3 μm、晶粒尺寸约为13-16 nm的TiN薄膜,硬度为36-43 GPa,远高于TiN的本征硬度(22-24 GPa).高温去应力退火实验证实,具有纳米结构的TiN薄膜的超高硬度不仅是由沉积过程中载能粒子轰击产生的残余应力引起,面心立方结构的TiN薄膜沿(111)密排面择优生长、纳米晶界强化以及膜层组织结构的致密性也是重要的原因.     

温度对磁控溅射氮化钛薄膜光学性能的影响

本文采用能量过滤磁控溅射技术(Energy Filter Direct Magnetron Sputtering,EFDMS),通过改变沉积温度在玻璃衬底上制备了一系列TiN薄膜.利用XRD进行了物相鉴定,使用分光光度计、椭圆偏振光谱仪和四探针电阻仪测试了TiN薄膜的光学性能.结果表明:制备的TiN薄膜为多晶态立方结构TiN,且随着衬底温度的升高,薄膜结晶性提高,在近红外区的反射率显著上升,可见光区的透光率有所下降,同时,薄膜的禁带宽度变宽,折射率减小,消光系数升高.     

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.     

基于SVR的脉冲激光沉积TiN/AlN多层薄膜的工艺优化

根据脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si试样表面沉积制备多层TiN/AlN硬质膜实验数据,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立不同工艺参数下沉积的TiN/AlN多层膜的AlN膜厚及TiN薄膜硬度的SVR预测模型。在相同的训练与测试样本集下,将SVR所得的AlN膜厚预测值与免疫径向基函数(IRBF)神经网络的计算结果进行比较。结果表明,SVR模型训练和预测结果的平均绝对百分误差要比IRBFNN模型的小,其预测精度更高,预测效果更好。应用SVR的TiN薄膜硬度模型对PLD法沉积TiN薄膜的工艺参数进行了优化,分析了多因素对PLD法沉积TiN薄膜硬度的交互作用和影响。该方法可为人们利用PLD法沉积TiN/AlN多层功能薄膜提供科学的理论指导,具有重要的理论意义和实用价值。     

反应溅射TiN纳米晶薄膜的结构特征和耐蚀性

利用直流反应溅射技术在不锈钢和硅基体上沉积了TiN纳米晶薄膜,采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了薄膜的表面形貌、相结构和耐蚀性与偏压的关系。结果表明,TiN薄膜的表面结构明显取决于所施加的偏压,适当提高偏压有利于获得细小、均匀、致密和光滑的膜层。XRD分析发现,TiN薄膜为面心立方结构,其择优取向为(111)面。实验显示,对应0V和-35V偏压的薄膜为欠化学计量比的,而偏压增加至-70V和-105V时的薄膜为化学计量比的TiN。EIS结果表明,较高偏压下的TiN薄膜几乎在整个频率范围内均表现为容抗特征,其阻抗模值明显高于低偏压下的膜层,这主要与较高偏压下的薄膜具有相对致密的微结构有关。较低偏压的TiN薄膜因结构缺陷较多其耐蚀性低于基体不锈钢。EIS所揭示的薄膜结构特征与FESEM观测结果一致。可见,减少穿膜针孔等结构缺陷有利于改善反应溅射TiN纳米晶薄膜耐蚀性。     

大面积PET基中频反应磁控溅射沉积TiN隔热薄膜实验研究

本文讨论在柔性基材PET上沉积氮化钛(TiN)阳光控制膜——作为隔热薄膜.“隔热”是指对红外光区的有效阻隔.氮化钛(TiN)薄膜具有光谱选择透过性,因此可以作为阳光控制薄膜使用.实验采用中频孪生靶磁控溅射实验装置,在等离子体辐射监视系统( PEM)的控制下,在大面积PET柔性基材上沉积TiN隔热薄膜.实验主要研究了制备不同透光率的PET基TiN隔热膜并观察薄膜表面状况;对沉积的TiN薄膜用分光光度仪进行光谱透过率分析并计算各种透过率薄膜的光学性能参数,比较不同透过率的隔热效果;为了对该隔热薄膜的化学稳定性进行分析,还做了耐酸碱性测试.通过本实验为以后的大规模工业产业化发展奠定良好的基础.     

磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的制备及其强化机理研究

采用电弧离子镀(AIP)和磁过滤电弧离子镀(MFAIP)方法分别在不锈钢和硅片上制备了两种不同的TiN薄膜.利用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌及组织结构;利用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)进行相鉴定;用纳米力学测试系统(NHT)测量了薄膜的硬度.结果表明:MFAIP TiN薄膜具有强烈的(111)面择优取向,薄膜表面光滑、表面熔滴颗粒(MP)少、薄膜的柱状晶组织细小、致密,薄膜具有较高的硬度.并在此基础上讨论了薄膜的强化机理,认为磁过滤器是制备高质量TiN薄膜及其复合薄膜行之有效的一种方法,是今后制备高性能TiN及其复合膜的发展方向.