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。     

Structural characterization of ZnO thin films deposited by dc magnetron sputtering

In this work we present recent results on ZnO thin films grown by dc magnetron sputtering technique at room temperature (RT), focusing on structural and surface characterization using conventional cross-section transmission electron microscopy (XTEM) and high resolution cross section transmission electron microscopy (HRXTEM) in an attempt to understand the thickness influence on film, mechanical and optical properties as well as photoreduction/oxidation conductivity changes. Films were found to be polycrystalline with a columnar mode of growth. For films with thickness over 100 nm, XTEM and HRTEM analysis evidenced the presence of a small grains transition layer near interface with the substrate, feature which plays an important role in ZnO thin films for gas sensing application. The control of such structural parameters is proved to be critical for the improvement of their gas sensing performance.     

Influence of the ion-atom flux ratio on the mechanical properties of chromium nitride thin films

In this paper we report the mechanical properties of chromium nitride (CrN) thin films deposited at different levels of ion bombardment and their relationship with the microstructural parameters, such as grain size, preferred orientation and residual stress. The samples were deposited by unbalanced magnetron sputtering changing the substrate-target distance and the substrate bias, keeping other deposition condition fixed. The mechanical properties were obtained by nanoindentation performed on 1.8 μm thick samples. Under the different deposition conditions all of the CrN films were approximately stoichiometric, but clear variations in the microstructure were seen. The hardness was nearly constant at 24-27 GPa even when the grain size, residual stress and crystalline orientation changed. However, the elastic modulus showed a steady increase from 300 to 350 GPa, proportional to the variations in grain size and the residual stress level.     

掺钛类金刚石膜的微观结构研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在模具钢及单晶硅基体上制备了梯度过渡的掺钛类金刚石（Ti-DLC）膜层,利用俄歇电子谱（AES）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）等手段对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明：制备的膜层成分深度分布与所设计的基体/Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti-DLC相吻合,在梯度过渡中不同膜层之间界面体现为渐变过程,结合非常良好;少量的Ti主要以纳米晶TiC的形式掺入到非晶DLC膜当中;所制备的膜层具有厚2.9μm、硬度高达25.77 GPa、膜/基结合力44 N-74 N。     

不同技术制备DLC膜的激光损伤特性研究

随着高能量大功率激光器的发展和激光元件的广泛应用,用于红外窗口表面增透保护的类金刚石薄膜(DLC)的抗激光损伤特性成为评价薄膜质量优劣的一个重要指标。然而,不同的制备方法和技术沉积的DLC薄膜具有各异的微观结构,从而具有不同的抗激光损伤特性。本文采用脉冲真空电弧(PVAD)和非平衡磁控溅射(UBMS)技术沉积了DLC膜,对两种DLC膜抗激光损伤特性进行了研究,测试结果表明,两种技术沉积的DLC薄膜激光损伤阈值分别0.6 J/cm2和0.3 J/cm2,PVAD技术比UBMS技术沉积的DLC薄膜具有更高的抗激光损伤阈值。基于实验研究了薄膜光学常数和表面形态,分析了两种技术制备DLC膜激光损伤特性差异的主要原因。结果表明,采用UBMS技术沉积的DLC膜具有较小的折射率和较大的消光系数,薄膜表面存在较多的疵病和缺陷,这些是其激光损伤阈值较低的主要原因。     

直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大；随着溅射气压的增加，沉积速率先增大，在一定气压时达到峰值后继续随气压的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

不同择优取向的ZnO薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在载玻片上制备了不同择优取向的ZnO薄膜。结果表明,溅射功率在100~380 W范围内制备的ZnO薄膜呈(101)择优取向性,当功率上升至550 W时,薄膜则为(100)取向;基片温度升高有利于(002)面的生长,当基片温度为250℃时,在溅射功率为200 W时即可制得(002)面择优取向的薄膜。热处理温度的提高有助于(100)和(101)面的择优取向,而对(002)面的取向不利。同时,该文对ZnO薄膜不同择优取向生长的机制进行了探讨。     

RF反应磁控溅射纳米晶ZnO薄膜的XRD和XPS研究

采用RF反应磁控溅射沉积ZnO薄膜,沉积完成后对薄膜进行氧气氛下的原位退火处理。薄膜的结晶状况和化学成分分别采用XRD和XPS进行分析。结果表明,该薄膜为结晶性能良好的纳米晶薄膜,具有高度的C轴取向性。薄膜的主要成分为ZnO,不存在金属态Zn。采用文中的工艺方法可获得较高质量的纳米晶ZnO薄膜。     

不同氧氩比例对氧化硅(SiO2)薄膜的结构及性能的影响

在不同氧氩比例气氛下,采用反应直流磁控溅射方法制备了SiO2薄膜.利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和紫外可见光谱（UV-Visible spectrum）等研究了氧氩比例的不同对SiO2薄膜的晶体结构、化学配比、表面形貌和光学性能的影响.结果显示：室温下,不同氧氩比例的SiO2薄膜都为非晶结构;随着氧分量的增加,Si2p与O1s向高结合能方向移动;在氧分量较大的气氛下,SiO2薄膜的化学失配度较小,薄膜均匀,致密,在400-1100nm有良好的光透过性.     

Cu与Gd5Si3.2Ge0.8合金粉烧结复合的工艺研究

针对室温磁制冷材料Gd5Si3.2Ge0.8的导热性能较差、高硬度和高脆性缺点,将按质量分数配比的Cu粉末和Gd5Si3.2Ge0.8颗粒混合,在真空烧结炉中利用高温扩散使两者紧密结合.试验结果表明,由于Cu具有良好导热性和延展性能,使Gd5Si3.2Ge0.8与Cu的复合材料脆性得到改善.与纯Gd5Si3.2Ge0.8相比,复合材料的绝热温变△Tad稍有下降,但在合理误差范围内,不影响使用.另外,绝热温变△Tad达最大值时所对应的Tc基本上没有偏移.