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1.
采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al2O3调制层厚度的TiN/Al2O3纳米多层膜. 利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能. 研究结果表明,在TiN/Al2O3纳米多层膜中,单层膜时以非晶态存在的Al2O3层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化,并与TiN层形成共格外延生长,相应地,多层膜产生硬度明显升高的超硬效应,最高硬度可达37.9 GPa. 进一步增加多层膜中Al2O3调制层的层厚度,Al2O3层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长,使得多层膜的硬度逐步降低.
关键词:
2O3纳米多层膜')" href="#">TiN/Al2O3纳米多层膜
外延生长
非晶晶化
超硬效应 相似文献
2.
采用V和SiO2靶通过反应溅射方法制备了一系列具有不同SiO2和VN调制层厚的VN/SiO2纳米多层膜. 利用X射线衍射、X射线能量色散谱、高分辨电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能. 结果表明:在Ar,N2混和气体中,射频反应溅射的SiO2薄膜不会渗氮. 单层膜时以非晶态存在的SiO2,当其厚度小于1nm时,在多层膜中因VN晶体层的模板效应被强制晶化,并与VN层形成共格外延生长. 相应地,多层膜的硬度得到明显提高,最高硬度达34GPa. 随SiO2层厚度的进一步增加,SiO2层逐渐转变为非晶态,破坏了与VN层的共格外延生长结构,多层膜硬度也随之降低. VN调制层的改变对多层膜的生长结构和力学性能也有影响,但并不明显.
关键词:
2纳米多层膜')" href="#">VN/SiO2纳米多层膜
共格外延生长
非晶晶化
超硬效应 相似文献
3.
采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同TiB2调制层厚度的TiN/TiB2 sub>纳米多层膜.利用x射线衍射仪、高分辨电子显微镜和微力学探针研究了TiB2层厚变化对多层膜生长结构和力学性能的影响.结果表明,在fcc-TiN层(111)生长面的模板 作用下,原为非晶态的TiB2层在厚度小于2.9nm时形成hcp晶体态,并与fcc-TiN 形成共格外延生长;其界面共格关系为{111}TiN//{0001}TiB2,〈110〉TiN//〈1120〉TiB2.由于共格界面存在晶格失配 度,多层膜中形成拉、压交变的应力场,导致多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应, 最高硬度和弹性模量分别达到46.9GPa和465GPa.继续增加TiB2层的厚度,TiB2形成非晶态并破坏了与TiN层的共格外延生长,多层膜形成非晶TiN层和非晶TiB< sub>2层交替的调制结构,其硬度和弹性模量相应降低.
关键词:
2纳米多层膜')" href="#">TiN/TiB2纳米多层膜
共格生长
晶体化
力学性能 相似文献
4.
利用射频磁控溅射系统在不同N2分压的条件下,制备了一系列ZrN/WN纳米多层膜.借助慢正电子湮没技术分析了样品的缺陷性质,采用纳米压痕仪研究了多层膜的力学性能.结果发现:N2分压为0.4Pa的多层膜具有最小的空位型缺陷浓度,其中心层和膜基结合层的平均S参数分别为0.4402和0.4641,而较低或较高的N2分压都可能导致空位型缺陷浓度的增加.随着空位型缺陷浓度的减小,多层膜的硬度和临界载荷增大.对于空位型缺陷浓度最小的多层膜,其硬度和临界载荷达到最大值,分别为34.8GPa和100mN,说明较低的缺陷浓度有利于提高多层膜的力学性能.
关键词:
ZrN/WN纳米多层膜
缺陷性质
力学性能
慢正电子湮没 相似文献
5.
研究了Si3N4层在ZrN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜微结构与力学性能的影响.一系列不同Si3N4层厚度的ZrN/Si3N4纳米多层膜通过反应磁控溅射法制备.利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.结果表明,由于受到ZrN调制层晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于0.9 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,ZrN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的柱状晶,并相应地产生硬度升高的超硬效应.Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低. 相似文献
6.
采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO2层厚度的AlN/SiO2纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了SiO2层在多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长方式及力学性能的影响. 结果表明,由于受AlN六方晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的SiO2层在其厚度小于0.6 nm时被强制晶化为与AlN相同的六方结构赝晶体并与AlN形成共格外延生长. 由于不同模量的两调制层存在晶格错配度,多层膜中产生了拉、压交变的应力场,使得多层膜产生硬度升高的超硬效应. SiO2随层厚的进一步增加又转变为以非晶态生长,多层膜的外延生长结构受到破坏,其硬度也随之降低.
关键词:
2纳米多层膜')" href="#">AlN/SiO2纳米多层膜
赝晶化
应力场
超硬效应 相似文献
7.
采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si3N4层厚度的AlN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si3N4层在AlN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si3N4纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关.
关键词:
3N4纳米多层膜')" href="#">AlN/Si3N4纳米多层膜
外延生长
赝晶体
超硬效应 相似文献
8.
利用射频反应磁控溅射方法,制备了调制比约为4,调制周期不同的一系列TiN/ZrN纳米多层膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪(Nanoindentation)对多层膜的调制结构、界面状态和力学性能进行了表征. 研究结果表明TiN/ZrN多层膜具有很好的调制结构,但是在TiN层和ZrN层之间存在一定厚度的界面混合层. 力学性能分析表明:当调制周期小于15 nm时,TiN/ZrN多层膜的硬度介于单一TiN和ZrN薄膜的硬度之间;当调制周期为15.24 nm时,硬度达到最大,但随着调制周期增加,多层膜的硬度基本上保持为常数. 分析了TiN/ZrN多层膜硬度变化的机制,认为界面厚度和择优取向是导致硬度变化的主要原因.
关键词:
TiN/ZrN多层膜
界面宽度
择优取向
硬度变化 相似文献
9.
高硬度的含氧化物纳米多层膜在工具涂层上具有重要的应用价值.研究了TiN/SiO22纳米多 层膜的晶体生长特征和超硬效应.一系列具有不同SiO22和TiN调制层厚的纳米多 层膜采用多 靶磁控溅射法制备;采用x射线衍射、x射线能量色散谱、高分辨电子显微镜和微力学探针表 征了多层膜的微结构和力学性能.结果表明,虽然以单层膜形式存在的TiN和SiO22分别形成 纳米晶和非晶结构,它们组成多层膜时会因晶体生长的互促效应而呈现共格外延生长的结构 特
关键词:
2纳米多层膜')" href="#">TiN/SiO22纳米多层膜
外延生长
非晶晶化
超硬效应 相似文献
10.
采用 V 和 SiO2 靶通过反应溅射方法制备了一系列具有不同 SiO2 和 VN 调制层厚的 VN/SiO2 纳米多层膜.利用X射线衍射、X射线能量色散谱、高分辨电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.结果表明:在Ar,N2混和气体中,射频反应溅射的SiO2薄膜不会渗氮.单层膜时以非晶态存在的SiO2,当其厚度小于1 nm时,在多层膜中因VN晶体层的模板效应被强制晶化,并与VN层形成共格外延生长.相应地,多层膜的硬度得到明显提高,最高硬度达34 GPa.随SiO2层厚度的进一步增加,SiO2层逐渐转变为非晶态,破坏了与VN层的共格外延生长结构,多层膜硬度也随之降低.VN调制层的改变对多层膜的生长结构和力学性能也有影响,但并不明显. 相似文献
11.
研究了Si3N4层在ZrN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜微结构与力学性能的影响. 一系列不同Si3N4层厚度的ZrN/Si3N4纳米多层膜通过反应磁控溅射法制备. 利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能. 结果表明,由于受到ZrN调制层晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于0.9 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,ZrN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的柱状晶,并相应地产生硬度升高的超硬效应. Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低. 相似文献
12.
Kangpei Zheng Ping LiuWei Li Fengcang MaXinkuan Liu Xiaohong Chen 《Applied Surface Science》2011,257(22):9583-9586
Artificially modulated CrAlN/AlON nanomultilayers were synthesized by direct current reactive magnetron sputtering. The microstructure and mechanical properties were evaluated by X-ray diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and nano-indentation techniques. The crystallization of AlON layer and its influence on the mechanical property of the nanomultilayers were studied. The results revealed that, under the template effect of NaCl structural CrAlN layer, amorphous AlON was forced to crystallize and grew epitaxially with CrAlN layer when AlON layer thickness was below 0.9 nm, leading to an increase of hardness up to 32.8 GPa. With the further increase of the AlON layer thickness, AlON layer gradually transformed into amorphous structure and blocked epitaxial growth of the multilayers, resulting in the decrease of hardness. The effect of CrAlN layer thickness on hardness of CrAlN/AlON nanomultilayers was also investigated. With the decrease of CrAlN layer thickness, the hardness increased gradually. The maximum hardness was 34.7 GPa when CrAlN layer thickness of was 3.0 nm. The strengthen mechanism of CrAlN/AlON nanomultilayers was finally discussed. 相似文献
13.
Shoudong MaoHengxiu Yang Feng HuangTingting Xie Zhenlun Song 《Applied Surface Science》2011,257(9):3980-3984
Al/Al2O3 multilayers were deposited on sintered NdFeB magnets to improve the corrosion resistance. The amorphous Al2O3 films were used to periodically interrupt the columnar growth of the Al layers. The structure of the multilayers was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) and High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM). It was found that the columnar structure was effectively inhibited in the multilayers. Subsequent corrosion testing by potentiodynamic polarization in 3.5 wt.% NaCl and neutral salt spray test (NSS) revealed that the Al/Al2O3 multilayers had much better corrosion resistance than the Al single layer. Furthermore, for multilayers with similar thickness, the corrosion resistance was improved as the period decreased. 相似文献
14.
15.
TiN/SiC nanomultilayers with various constituent layer thicknesses were prepared by magnetron sputtering using TiN and SiC ceramic targets. X-ray diffractometer, scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, high-resolution transmission electron microscope, atomic force microscope and nanoindenter were employed to study the growth, microstructure and mechanical properties of these films. Experimental results revealed that amorphous SiC, which is more favorable under normal sputtering conditions, was forced to crystallize and grew epitaxially with TiN layers at thicknesses of less than 0.8 nm. The resultant films were found to form strong columnar structures, accompanied with a remarkable hardness increment. Maximal nanoindentation hardness as high as 60.6 GPa was achieved when SiC thickness was ∼0.6 nm. A further increase of SiC thickness caused the formation of amorphous SiC, which blocked the epitaxial growth of the multilayers, resulting in the decline of film's hardness. Additionally, investigations on multilayers different in TiN layer thicknesses showed that they are insensitive in both microstructure and hardness to the fluctuation of TiN layer thickness. The formation of epitaxially grown structure between crystalline SiC and TiN layers was found to be responsible for the obtained superhardness in multilayers. 相似文献
16.
A. Siber J. Marien Th. Koch P. Ziemann 《Applied Physics A: Materials Science & Processing》1993,57(3):267-270
Al/Au multilayers (average composition Al2Au, individual layer thicknesses 1 nm Al and 0.71 nm Au) are prepared at 90 K by ion beam sputtering. The electrical resistance of the growing films is monitored in situ. From the results obtained in this way it can be concluded that interface reactions occur transforming the ultrathin layers into an amorphous phase, which is stable up to 255 K.For larger individual layer thicknesses (2.1 nm Au and 3 nm Al), the interface reaction into the amorphous state is incomplete. Based on a simple parallel-resistor model, one finds that the interface reaction into the amorphous phase is restricted to a thickness of less than 3.5 nm. The temperature dependence of the resistance of such thicker multilayers indicates the onset of interdiffusion of the yet unreacted material at T=200 K resulting in the crystalline Al2Au-phase. 相似文献