镶嵌靶磁控溅射Cu-W薄膜的结构与力学性能

为研究W含量对Cu-W薄膜的结构与力学性能的影响，用磁控溅射工艺制备Cu-W薄膜，靶材为镶嵌组合型。薄膜的成份、结构、表面形貌分别选用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)进行表征。薄膜屈服强度σ_0.2和裂纹萌生临界应变ε_c、弹性模量E及显微硬度H分别用微小力测试系统和纳米压痕仪进行测试。结果表明，调整W靶的面积占比即可控制薄膜成分，当W靶的面积占比从5%增至25%时，Cu-W薄膜的W含量(原子分数)从2.30%逐渐提高到15.10%,且薄膜中存在fcc Cu(W)亚稳准固溶体。随W含量的增加，Cu-W薄膜的平均晶粒尺寸从28 nm逐渐减小至18 nm,准固溶度从1.30%(原子分数)W逐渐增至9.50%W,薄膜的表面光洁度提高。随W含量的增加，Cu-W薄膜的屈服强度σ_0.2和显微硬度H提高较为明显，弹性模量E稍有增加，而裂纹萌生临界应变ε_c则减小。Cu-15.10%W薄膜具有最小的平均晶粒尺寸和最高的表面光洁度，其屈服强度...