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相似文献
 共查询到15条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
TiN/TiB2异结构纳米多层膜的共格生长与力学性能   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
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〉TiB.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TiB2层交替的调制结构,其硬度和弹性模量相应降低.  相似文献   

2.
喻利花  董师润  许俊华  李戈扬 《物理学报》2008,57(11):7063-7068
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  相似文献   

3.
TiN/TiB2异结构纳米多层膜的共格生长与力学性能   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
魏仑  梅芳华  邵楠  董云杉  李戈扬 《物理学报》2005,54(10):4846-4851
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.
孔明  魏仑  董云杉  李戈扬 《物理学报》2006,55(2):770-775
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   

5.
采用反应磁控溅射制备了AlN/VN纳米多层膜.研究了多层膜调制周期对AlN生长结构的影响以 及纳米多层膜的力学性能.结果表明:小周期多层膜中的AlN以亚稳的立方相(c-AlN)存在并 与VN形成共格外延生长的超晶格.薄膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应.大调制周期下, AlN从立方结构转变为稳定的六方相(h-AlN),并使多层膜形成纳米晶的“砖墙”型结构. 讨论认为VN的模板作用有利于c-AlN的生长,但不能显著提高其临界厚度. 关键词: 薄膜的力学性能 外延生长 亚稳相  相似文献   

6.
TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应   总被引:6,自引:4,他引:2       下载免费PDF全文
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/SiO2纳米多层膜的晶体生长特征和超硬效应.一系列具有不同SiO2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SiO2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征.在SiO2调制层厚度约小于1 nm时,多层膜呈现强烈的(111)织构,并伴随着硬度和弹性模量的显著上升,最高硬度和弹性模量分别达到44.5和473 GPa.进一步增加SiO2层的厚度,由于SiO2层呈现非晶态,多层膜的共格外延生长受到抑制,硬度也相应降低.TiN调制层厚度的改变虽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   

7.
TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
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.  相似文献   

8.
AIN/Si3N4 纳米多层膜的外延生长与力学性能   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
采用射频磁控溅射方法制备单层AlN,Si3N4薄膜和不同调制周期的AlN/S3N4纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si3N4层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si3N4层的厚度.当AlN层厚度为4.0 nm、Si3N4层厚度为0.4nm时,AlN和Si3N4层共格外延生长,多层膜形成穿过若干个调制周期的柱状晶结构,产生硬度升高的超硬效应.随着Si3N4层厚的增加,Si3N4层逐步形成非晶并阻断了多层膜的共格外延生长,多层膜的硬度迅速降低,超硬效应消失.采用材料热力学和弹性力学计算了Si3N4层由晶态向非晶转变的临界厚度.探讨了AlN/Si3N4纳米多层膜出现超硬效应的机理.  相似文献   

9.
TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
魏仑  梅芳华  邵楠  李戈扬  李建国 《物理学报》2005,54(4):1742-1748
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.
乌晓燕  孔明  李戈扬  赵文济 《物理学报》2009,58(4):2654-2659
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   

11.
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   

12.
The damage response of columnar multilayers of TiN and AlTiN to Vickers indentation is studied through focused ion beam machining and elastic modelling. Multilayers display an enhanced resistance, which increases with layer refinement, to the multiple fracture modes that appear at high loads in these materials, including edge (nested) cracks and inclined shear cracks. Measurements of layer thickness reveal that multilayers display additional modes of plastic deformation that lead to permanent compression and bending of the film. An elastic model of contact deformation in a bilayer where plasticity is mimicked by greatly enhanced elastic compliance of the film is used to rationalize the trends in crack resistance. It is shown that the enhanced toughness is not due to any increase in the strain capacity (hardness/modulus) of the film material, brought about by multilayering.  相似文献   

13.
徐晓明  王娟  赵阳  张庆瑜 《物理学报》2006,55(10):5380-5385
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   

14.
AlN/BN纳米结构多层膜微结构及力学性能   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
喻利花  董师润  许俊华 《物理学报》2008,57(12):7776-7782
用射频磁控溅射法制备了AlN,BN单层膜及AlN/BN纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨率透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜结构进行表征.分析表明:单层膜AlN为w-AlN结构,BN为非晶相.AlN/BN多层膜中BN的结构与BN层厚有关.当BN层厚小于0.55nm时,由于AlN层模板的作用,BN发生了外延生长,BN与AlN的结构相同;当BN层厚大于0.74nm时,BN为非晶.AlN/BN多层膜的硬度也与BN层的厚度有关.当BN层厚为1—2个分子层时,AlN/BN多层膜具有超硬效应;当BN层厚增加到0.74 关键词: AlN/BN多层膜 BN结构 超硬效应  相似文献   

15.
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   

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