调制周期对TaN/VN纳米多层膜的影响

本研究选择钽和钒的氮化物作为个体层材料,利用射频磁控溅射系统制备TaN、VN及一系列的TaN/VN多层薄膜。通过XRD和纳米力学测试系统分析了该体系合成以后的晶体结构、调制周期对力学性能的影响。结果表明：多层膜的纳米硬度值普遍高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制周期为30 nm时TaN/VN多层膜达到最大硬度31 GPa,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、弹性模量以及耐磨性能均达到最佳效果。     

Ar/N2气体比例对TaN/NbN纳米多层膜机械性能的影响

采用射频磁控溅射系统,以TaN和NbN作为体材料,制备了一系列TaN/NbN纳米多层膜.通过XRD,纳米力学测试系统分析了该体系合成中Ar/N2气体比例对多层膜结构与机械性能的影响.结果表明,纳米多层膜的硬度值普遍高于两种个体材料混合相的值;当FArFN2=10时TaN的(110)峰加强,TaN的晶体结构以六方结构为主,NbN的晶体结构以面心立方结构为主,此时,多层膜体系的硬度、弹性模量以及膜基结合性能均达到最佳效果(最大硬度为30 GPa),摩擦磨损实验表明,Ar/N2比为101的TaN/NbN多层膜较其他Ar/N2比的多层膜耐磨性更好,不易发生破损,适合实际应用.     

工作气压和基底偏压对ZrB2/A1N纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在不同工作气压和不同基底偏压条件下在Si(100)基底上设计合成了ZrB2/AIN纳米多层膜.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米力学测试系统和表面轮廓仪分析了工作气压和基底偏压对薄膜的微结构和机械性能的影响.结果表明:大部分ZrB2/AlN多层膜的纳米硬度与弹性模量值高于两种个体材料的混合值.当工作气压为0.4Pa,基底偏压为-60V时,制备的薄膜具有最高的硬度(36.8 GPa)、最高的弹性模量(488.7 GPa)和最高的临界载荷(43.6mN).基底偏压的升高和工作气压的降低会使沉积粒子的动能提高,引起薄膜表面原子迁移率提高,导致薄膜的原子密度提高,起到位错钉扎的作用,晶粒尺度也被限制在纳米尺度,这些均对提高薄膜的硬度和抗裂强度起到了作用.     

工作气压和基底偏压对ZrB2/AlN纳米多层膜结构和机械性能的影响

利用射频磁控溅射技术在不同工作气压和不同基底偏压条件下在Si(100)基底上设计合成了ZrB2/AlN纳米多层膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米力学测试系统和表面轮廓仪分析了工作气压和基底偏压对薄膜的微结构和机械性能的影响。结果表明:大部分ZrB2/AlN多层膜的纳米硬度与弹性模量值高于两种个体材料的混合值。当工作气压为0.4Pa,基底偏压为-60 V时,制备的薄膜具有最高的硬度(36.8 GPa)、最高的弹性模量(488.7 GPa)和最高的临界载荷(43.6 mN)。基底偏压的升高和工作气压的降低会使沉积粒子的动能提高,引起薄膜表面原子迁移率提高,导致薄膜的原子密度提高,起到位错钉扎的作用,晶粒尺度也被限制在纳米尺度,这些均对提高薄膜的硬度和抗裂强度起到了作用。     

调制周期对ReB2/TaN纳米多层膜的结构和力学性能影响

利用射频磁控溅射方法(衬底温度20℃)制备TaN,ReB2单层膜及ReB2/TaN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,XP-2表面轮廓仪及纳米力学测试系统对薄膜的微结构和力学性能进行表征,分析调制周期对其影响.结果表明:TaN和ReB2均具有典型的六方结构,在其构成的多层膜中,当调制周期达到8～12nm附近时,纳米多层膜...     

高频辅助溅射沉积及氩气压对Co/Cu磁性多层膜结构和性能的影响

磁控溅射制备薄膜时，工作气体氩气的压强是一个非常重要的参量，氩气压的高低直接影响薄膜的结构形态，这在制备超薄多层膜过程中显得更为重要。利用高频辅助溅射沉积，可使工作气体的压强降低1个数量级，从实验和理论上给予了阐述。最后从巨磁电阻振荡效应方面，对所制备的磁性多层膜的界面状况进行了分析。     

高频辅助溅射沉积及氩气压对Co／Cu磁性多层膜结构和性能的影响

磁控溅射制备薄膜时，工作气体氩气的压强是一个非常重要的参量，氩气压的高低直接影响薄膜的结构形态，这在制备超薄多层膜过程中显示更为重要。     

TiAlN/VN纳米多层膜的微结构与力学和摩擦学性能

采用反应磁控溅射制备了TiAlN/VN纳米多层膜, 并使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪和多功能摩擦磨损试验机对多层膜的微结构与力学和摩擦学性能进行了表征和分析。研究结果表明: 不同调制周期的TiAlN/VN多层膜均呈典型的柱状晶生长结构, 插入VN层并没有打断TiAlN涂层柱状晶的生长。在一定调制周期下, TiAlN/VN纳米多层膜中的TiAlN和VN层之间能够形成共格生长结构, 其硬度和弹性模量相比于TiAlN单层膜均有显著提升, 其中, TiAlN (10 nm)/VN (10 nm)的硬度和弹性模量最大增量分别达到39.3%和40.9%。TiAlN/VN纳米多层膜的强化主要与其共格界面生长结构有关。另外, TiAlN单层膜的摩擦系数较高(~0.9), 通过周期性地插入摩擦系数较低的VN层能够使得TiAlN的摩擦系数大大降低, TiAlN/VN纳米多层膜的摩擦系数最低为0.4。     

TaN/NbN纳米多层膜的力学性能与耐磨性

采用反应溅射在多靶溅射仪上制备了调制周期小于 73 .2nm的一系列TaN/NbN纳米多层膜和TaN ,NbN单层薄膜 ,并采用透射电子显微镜、显微硬度计和凹坑研磨仪研究了薄膜的微结构、力学性能和耐磨性。结果表明 ,具有成分周期变化的TaN/NbN纳米多层膜在其调制周期为 2 3～ 17 0nm范围内产生硬度异常升高的超硬效应 ,最高硬度达到HK 5 1 0GPa ;磨损实验表明 ,TaN/NbN纳米多层膜耐磨性远高于TaN和NbN单层膜 ,其主要原因是调制结构中大量界面的存在 ,提高了薄膜的韧性。     

溅射工作气压对Fe/Si_3N_4多层膜微波磁性的影响

在不同的溅射气压下,采用连续磁控溅射制备了Fe/Si3N4多层膜,探讨了溅射气压对多层膜微波磁性的影响。研究发现,溅射气压影响着多层膜的沉积速率和微结构,在溅射铁子层时,Ar气流量控制在300sccm~400sccm下,在溅射氮化硅子层时,氩气与氮气的流量控制在2∶1,总流量控制在320sccm时制备得到的多层膜具有最好的磁性能。     

Influence of Ar/N2 Flow Rate on Structure and Property for TaN/NbN Multilayered Coatings

TaN/NbN multilayered coatings with nanoscale bilayer periods were synthesized at different Ar/N2 flow rates by RF （radio frequency） magnetron sputtering. XRD （X-ray diffraction） and Nano Indenter System were employed to investigate the influence of Ar/N2 flow rate （FAr：FN2） on microstructure and mechanical properties of the coatings. The low-angle XRD pattern indicated a well-defined composition modulation and layer structure of the multilayered coating. All multilayered coatings almost revealed higher hardness than the rule-of-mixtures value of monolithic TaN and NbN coatings. At FAr：FN2=10, the multilayered coating possessed desirable hardness, elastic modulus, internal stress, and fracture resistance, compared with ones synthesized at other Ar/N2 flow rates. The layered structure with strong mixture of TaN （110）, （111）, （200） and Nb2N （101）textures should be related to the enhanced mechanical properties.     

氮流量对TaN薄膜微结构及性能的影响

采用反应直流磁控溅射法在Al2O3陶瓷基片上制备TaN薄膜,研究了氮流量(N2/(N2+Ar))对TaN薄膜微结构及性能的影响。结果表明,随氮流量的增大,TaN薄膜的氮含量、电阻率、方阻以及TCR的绝对值逐渐增大,而沉积速率逐渐降低。当N2流量较低(2%～4%)时,TaN薄膜中主要含有电阻率和TCR绝对值较低的六方Ta2N相(hcp),薄膜的电阻率在344μΩ.cm到412μΩ.cm范围内,薄膜的TCR绝对值约为几十ppm/℃。当氮气流量较高(5%～6%)时,薄膜中Ta2N相消失,薄膜中主要含有TCR绝对值较大的体心四方结构(bct)的TaN和四方结构(bct)的Ta3N5相,薄膜的电阻率在940μΩ.cm到1030μΩ.cm范围内,薄膜的TCR绝对值约为几百ppm/℃。     

溅射功率对TaN薄膜电阻电性能的影响

本文利用直流反应磁控溅射技术,通过调节溅射功率于200℃、3％的氮分压条件在Al2O3基片上沉积了一系列TaN薄膜,并使用光刻工艺制备出相应的TaN薄膜电阻,研究了溅射功率对TaN薄膜电阻率、电阻温度系数（TCR）和功率容量的影响。实验结果表明：当溅射功率从200W增大到1000W,TaN薄膜电阻率逐渐减小,TCR绝对值从几百ppm／℃降为几十ppm／℃,功率容量呈现逐渐增大趋势。     

磁控溅射镀膜中工作气压对沉积速率的影响

沉积速率是磁控溅射镀膜技术中的一项重要指标,它由许多因素决定.为了定性地了解沉积速率与工作气压之间的关系,通过实验测定了不同工作气压下的沉积速率,发现存在一个最大值,并对应有一个最佳工作气压.运用气体放电理论对这一现象进行了分析.这个结论为提高薄膜制备效率指明了方向,并为进一步建立沉积速率与工作气压之间的数学模型打下了基础.     

RF/DC溅射316L/SiO_2复合膜力学性能与显微结构的研究

利用射频 /直流磁控溅射法制备了 316 L不锈钢 / Si O2 复合薄膜 ,并对其组织、相结构和力学性能进行了测试分析。结果表明 :直流磁控溅射 316 L不锈钢薄膜呈柱状晶结构 ,主要由 Fe- Cr和 - Fe相构成 ,在 Fe-Cr(110 )晶面出现明显择优取向 ;由于 Si O2 的掺合 ,使 316 L不锈钢 / Si O2 复合薄膜柱状晶变细小 ,出现明显的二次柱状晶 ,Fe- Cr的 (110 )晶面择优取向消失 ,而 Fe- Cr的 (2 11)晶面衍射峰强度明显增强 ,316不锈钢膜硬度明显高于 316 L块体 ,掺入 Si O2 的金属 /陶瓷复合薄膜耐磨性有显著的提高     

Influence of RF power on the electrical and mechanical properties of nano-structured carbon nitride thin films deposited by RF magnetron sputtering

Nano structured carbon nitride thin films were deposited at different RF powers in the range of 50 W to 225 W and constant gas ratio of (argon: nitrogen) Ar:N₂ by RF magnetron sputtering. The atomic percentage of Nitrogen: Carbon (N/C) content and impedance of the films increased from 14.36% to 22.31% and 9 × 10⁻¹ Ω to 7 × 10⁵ Ω respectively with increase in RF power. The hardness of the deposited films increased from 3.12 GPa to 13.12 GPa. The increase in sp³ hybridized C-N sites and decrease of grain size with increase in RF power is responsible for such variation of observed mechanical and electrical properties.     

磁控反应溅射TaN薄膜的结构和性能

采用磁控溅射仪制备了ＴａＮ薄膜,研究了不同氮分压条件下ＴａＮ薄膜的成份、结构和力学性能。结果表明,氮分压在０．２＊１０＾－１Ｐａ时镀层由两相混合物正方的β－Ｔａ和面心立方结构的δ－ＴａＮ组成。而氮分压在０．４＊１０＾－１－０．８＊１０＾－１Ｐａ时,得到单相六方ＴａＮ结构。