TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜（AFM）多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti_1-xSi_xN_y纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti_1-xSi_xN_y薄膜是由直径为3—5nm的纳米晶TiN和非晶Si₃N₄相构成，并且Ti_1-xSi_{x关键词： 纳米复合薄膜 自由能 表面粗糙度 TiN 1-x}Si_xN_y')" href="#">Ti_1-xSi_xN_y     

磁控溅射(Ti,N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能

采用Al和TiN靶通过磁控共溅射方法, 制备了一系列Ti:N≈1的不同(Ti, N) 含量的铝基纳米复合薄膜, 利用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和纳米力学探针表征了薄膜的成分、 微结构和力学性能, 研究了(Ti, N)含量对复合薄膜微结构和力学性能的影响. 结果表明: Ti, N原子的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的"双超过饱和固溶体", 薄膜的晶粒随着溶质含量的增加逐步纳米化, 并进一步形成非晶结构, 晶界区域形成溶质原子的富集区. 相应地, 复合薄膜的硬度在含1.8 at.%(Ti, N) 时就可迅速提高到3.9 GPa; 随着TiN含量的增加, 薄膜的硬度进一步提高到含17.1 at.%(Ti, N)时的8.8 GPa. 以上结果显示出Ti和N"双超过饱和固溶"对Al薄膜极其显著的强化效果.     

PbTiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3夹心结构铁电薄膜子晶层的优化

用Sol-Gel法制备了Pb(1 x)TiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/Pb(1 x)TiO3(PT/PZT/PT)夹心结构及PZT铁电薄膜,为了获得高质量的PT/PZT/PT夹心结构铁电薄膜,使用不同过量Pb配比(x)的PbTiO3 (PT)层进行制备,以获得优化的PT子晶层.X射线衍射和原子力显微镜分析结果表明PT层中过量Pb配比(x)对薄膜的微结构影响很大,只有PT层中Pb过量配比x＝0.10-0.15的薄膜为表面晶粒大小均匀致密的纯钙钛矿结构.X射线电子能谱对薄膜微区进行元素成分分析表明,对x=0.00的薄膜,在表面和界面处Pb明显的缺乏;而x=0.20时的薄膜,Pb则明显的过量.薄膜的铁电性能、疲劳特性和漏电流特性等电学性能与PT层中过量Pb配比(x)没有明显的变化趋势,但与薄膜的结晶性能密切相关.结晶性能较好的薄膜,其电学性能也较好.说明PT层中过量Pb配比(x)是通过影响PT子晶层自身的结晶,而影响整个薄膜的结晶行为,并进一步影响到整个薄膜的电学性能.因此,在其他工艺参数都相同时,PT层中合适的过量Pb配比应为x=0.10-0.15.优化的子晶层不仅能获得结晶性能较好的薄膜,而且薄膜的电学性能也好.     

脉冲高能量密度等离子体沉积(Ti,Al)N薄膜组织及其性能研究

利用脉冲高能量密度等离子体技术在室温条件下在45＃钢基材表面沉积了高硬度耐腐蚀(Ti, Al)N薄膜. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱分析了薄膜的显微组织.利用纳米压痕仪测试了薄膜的纳米硬度.测试了薄膜在05mol/L H2SO4水溶液中的耐蚀性. 测试结果表明：薄膜主要组成相为(Ti, Al)N，同时含有少量的AlN,薄膜的纳米硬度高达26 GPa,薄膜具有良好的耐蚀性，与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢相比，耐蚀性提高了一个数量级. 关键词： 脉冲高能量密度等离子体 薄膜 纳米硬度 耐蚀性     

Ti1－xCoxO2铁磁性半导体薄膜研究

利用射频磁控反应溅射制备了Ti1-xCoxO2薄膜样品.超导量子干涉仪(SQUID)测量了样品在常温，低温下的磁特性.结果显示样品在常温下已经具有明显的铁磁性.常温时其矫顽力32×103A/m,饱和磁化强度55emu／cm3磁性元素的磁矩达0679μB／Co.饱和场12×104A/m.x射线衍射(XRD)和x射线光电子能谱(XPS)实验分析初步表明样品中没有钴颗粒. 关键词： 铁磁半导体 TiO2 薄膜     

PIIID复合强化处理轴承钢表面TiN膜层的XPS表征

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI52100轴承钢基体表面成功合成了硬而耐磨的氮化钛薄膜。膜层表面的化学组成和相结构分别用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征;膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出TiN膜结晶完整,结构致密均匀。XRD测试结果表明,TiN在(200)晶面衍射峰最强,具有择优取向。Ti(2p)的XPS谱峰泰勒拟合分析揭示出,Ti(2p_1/2)峰和Ti_2p3/2峰均有双峰出现,表明氮化物中的Ti至少存在不同的化学状态;N(1s)的XPS谱峰在396.51, 397.22和399.01 eV附近出现了三个分峰,分别对应于TiNO_y,TiN和N—N键中的氮原子。结合O(1s)的XPS结果,证实膜层中除生成有稳定的TiN相外,还有少量钛的氧化物和未参与反应的单质氮。整个膜层是由TiN,TiO₂,Ti—O—N化合物和少量单质氮组成的复合体系。     

多弧离子镀工艺对TiN/Ti与Cr/Cu界面及微结构的影响

用多弧离子镀技术在铜基上电镀Cr/Ni层进行不同工艺条件下多弧离子沉积TiN/Ti实验.借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了TiN/Ti与Cr/Cu接触界面形成、微结构及其组分与形貌.XRD分析显示,薄膜表面组分包含TiN,Ti₂N多晶相外,还包含一些Cr-Ti的金属间化合物等.显然,TiN,Ti₂N在表面上已形成.SEM观察指出,在90℃制备的表面膜具有不平整的类枝状结晶结构.随着温度升高至170℃,得到精细TiN/Ti覆盖层表面,XRD峰 关键词： 多弧离子镀 氮化钛 界面形成 微结构     

TiN(001)表面上3N1Ti1Si岛构型及其演变的第一性原理研究

为了研究Ti-Si-N薄膜生长过程中界面的形成,采用第一性原理计算了在TiN(001)表面上3N1Ti1Si岛的各构型的总能量和吸附能,并计算了Si-in-3N1Ti构型转向Ti-in-3N1Si构型的两种演变方式所对应的激活能。计算结果表明:在3N1Ti1Si的几种构型中,Ti-in-3N1Si构型是最低能量的稳定结构,这种构型是由SiN相从TiN相中分离出来而形成的;两种演变方式中以Si粒子迁出Ti粒子迁入所需构型演变的激活能较小,更容易实现构型演变;与2Ti2N1Si构型演变相比,3N1Ti-1Si岛演变中SiN与TiN分离比较容易实现,这意味着适当增加氮分量有利于SiN与TiN的分离。     

化学溶液法制备的Bi3.25La0.75Ti3 O12和Bi3.25Ndo.75 Ti3 O12薄膜的光学特性

采用化学溶液方法在(111)Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)和Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜.x射线衍射测试表明,两种薄膜都为单一的层状钙钛矿结构.扫描电子显微镜分析显示,BNT薄膜由大而均匀的棒状晶粒组成,BLT薄膜的组成晶粒则较小.采用紫外-近红外椭圆偏振光谱仪测试了200-1700nm波长范围的椭圆偏振光谱,拟合得到薄膜的光学常数(折射率和消光系数)和厚度,确定BLT和BNT薄膜的禁带宽度分别为4.30和3.61eV,并采用单电子振子模型分析了薄膜在带间跃迁区的折射率色散关系.     

TaN/TiN和NbN/TiN纳米结构多层膜超硬效应及超硬机理研究

采用射频磁控溅射方法制备单层TaN,NbN和TiN薄膜和不同调制周期的TaN/TiN和NbN/TiN纳米多层膜.薄膜采用X射线衍射仪、高分辨率透射电子显微镜和显微硬度仪进行表征.结果表明TaN/TiN和NbN/TiN纳米多层膜在一定的调制周期范围内均呈共格界面,相应地均出现了超硬效应,且最大硬度值接近.分析了TaN/TiN与NbN/TiN纳米多层膜的超硬机理,TaN/TiN的晶格错配度与NbN/TiN的接近,但TaN/TiN的弹性模量差与NbN/TiN的有一定的差别,表明由于晶格错配使共格外延生长在界面处 关键词： TaN/TiN纳米多层膜 NbN/TiN纳米多层膜 外延生长 超硬效应