郭中正
,
孙勇
,
段永华
,
彭明军
,
吴大平
,
刘国涛
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.01.016
用磁控溅射法在单晶硅和聚酰亚胺衬底上制备了恒定调制比(η=1)、调制周期λ=10～ 100 nm的Cu/Mo纳米多层膜,运用XRD,HRTEM,EDX,AFM,单轴拉伸系统、显微硬度仪和电阻仪对多层膜的微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行了研究.结果表明,Cu/Mo多层膜中的Cu层和Mo层分别具有Cu( 111)和Mo(110)择优取向,Cu层呈柱状纳米晶、Mo层为极细纳米晶结构,Cu/Mo层间界面处存在一定厚度的扩散混合层.Cu/Mo多层膜的结构和性能受到调制周期和Cu层厚度的显著影响.在调制比η=1的条件下,随着调制周期的增加,软相Cu层厚度增大,Cu/Mo多层膜总体的屈服强度和显微硬度明显下降,裂纹萌生临界应变εc和电导率则显著上升.主要原因在于,随Cu层厚度的增加,Cu晶粒尺寸增大,Cu层内晶界密度降低,使Cu层的位错运动阻力减小、塑性变形能力增强,Cu层内电子散射效应减弱.同时当Cu/Mo多层膜总厚度恒定时,多层膜中Cu层和Mo层的层间界面数量亦随Cu层厚度的增加而减少,减弱了层间界面的电子散射效应,从而使多层膜电导率得以提高.
关键词:
Cu/Mo纳米多层膜
,
调制周期
,
屈服强度
,
显微硬度
,
电导率
周小军
,
易健宏
,
倪成林
,
徐成竹
,
黄峰
,
张学东
,
徐英
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.007
采用中频脉冲磁控溅射双靶交替沉积,制备了调制周期为4nm,12nm和88nm的VC/Ni纳米叠层薄膜以及纯VC薄膜.利用XRD和SEM对薄膜结构进行分析,并通过纳米压痕和维氏压痕对薄膜的硬度、模量以及韧性进行了表征.结果表明:双靶交替沉积制备的VC/Ni纳米叠层薄膜界面清晰、薄膜生长比较致密;三种周期的叠层薄膜硬度均为20GPa,与纯VC薄膜相比韧性得到了明显的改善;随着调制周期的增加,发现VC/Ni纳米叠层薄膜的硬度先增大后减小,韧性先降低,后提高,存在一个性能转折的临界周期.
关键词:
磁控溅射交替沉积
,
VC/Ni
,
纳米叠层
,
调制周期
,
韧性
刘广庆
,
张帅
,
刘孟寅
,
李德军
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.10.013
利用射频磁控溅射方法(衬底温度20℃)制备TaN,ReB2单层膜及ReB2/TaN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,XP-2表面轮廓仪及纳米力学测试系统对薄膜的微结构和力学性能进行表征,分析调制周期对其影响.结果表明:TaN和ReB2均具有典型的六方结构,在其构成的多层膜中,当调制周期达到8～12nm附近时,纳米多层膜的硬度和弹性模量均高于两种材料所构成单层膜的相应值.在A=9.6nm,多层膜达到最高硬度(28.8GPa)及弹性模量(345.9GPa),同时内应力取得较好结果.
关键词:
射频磁控溅射
,
ReB2/TaN纳米多层膜
,
调制周期
,
硬度
张啸宇
,
谭俊
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.12.013
目的 研究多层薄膜的界面对薄膜性能的影响. 方法 通过直流磁控溅射法在45 #钢表面制备TiN及Ti/TiN多层薄膜,采用扫描电镜和XRD衍射分析仪对薄膜表面形貌及相结构进行观察和分析,使用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪对TiN及Ti/Ti多层薄膜的力学性能以及残余应力大小进行研究,并运用电化学设备对TiN及不同调制周期的Ti/Ti多层薄膜的耐腐蚀性能进行研究. 结果 制备的TiN及Ti/TiN多层薄膜表面光滑且结构致密,TiN晶粒细小且为非晶相;薄膜力学性能良好,内部均存在残余压应力. 随着调制周期的减小,弹性模量和硬度先减小后增大,内部残余应力逐渐减小且分布不均匀程度逐渐增大. 薄膜在H2SO4 中的腐蚀试验表明:当Ti/TiN多层薄膜调制周期为1 μm时,多层薄膜的耐腐蚀性能不如TiN薄膜,随着Ti/TiN多层薄膜随调制周期的减小,多层薄膜的耐腐蚀性能逐渐升高;当调制周期为0. 5 μm时,Ti/TiN多层薄膜的耐蚀性能已超过TiN薄膜. 结论 Ti/TiN多层薄膜界面的增多有助于减小薄膜的残余应力,并且可提高薄膜的耐蚀性能.
关键词:
纳米压痕
,
多层薄膜
,
力学性能
,
残余应力
,
调制周期
,
耐蚀性能
张学华
,
曹猛
,
王明霞
,
刘桐
,
李德军
金属功能材料
doi:10.3969/j.issn.1005-8192.2007.01.007
本研究选择钽和铌的氮化物作为个体层材料,利用FJL560CI2型超高真空射频磁控与离子束联合溅射系统制备TaN、NbN及-系列的TaN/NbN多层薄膜.通过XRD和纳米力学测试系统以及摩擦磨损仪分析了该体系合成以后的晶体结构,以及调制周期对机械性能的影响.结果表明:多层膜的纳米硬度值普遍高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制周期为8.5 nm时,TaN/NbN多层膜达到最大硬度30 GPa,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力、弹性模量以及膜-基结合性能均达到最佳效果.
关键词:
射频磁控溅射
,
TaN/NbN多层膜
,
调制周期
,
硬度
张金钰
,
牛佳佳
,
张欣
,
雷诗莹
,
张鹏
,
刘刚
,
孙军
中国有色金属学报
采用磁控溅射方法分别在聚酰亚胺基体以及单晶硅基体上制备恒定调制比(η)以及恒定调制周期(λ)的Cu-Cr纳米金属多层膜;通过单轴拉伸试验以及纳米压痕试验系统研究Cu-Cr多层膜屈服强度及硬度的尺度依赖性.微观分析结果表明:基体对多层膜的微观结构无影响,Cu-Cr多层膜在生长方向上均呈现Kurdiumov-Sachs取向关系,即{111}Cu//{110}Cr和(110)Cu//(111)Cr.力学测试结果表明:调制比恒定的Cu-Cr多层膜的屈服强度及硬度随调制周期的缩短而增加;调制周期恒定的Cu-Cr多层膜的屈服强度/硬度随调制比的增加而增加.Cu-Cr多层膜变形机制在临界调制周期(λc≈25 nm)和临界调制比(ηc≈1)由Cu层内单根位错滑移转变为负载效应.
关键词:
纳米金属多层膜
,
强度
,
硬度
,
调制周期
,
调制比
郭中正
,
孙勇
,
段永华
,
彭明军
,
吴大平
,
朱雪婷
稀有金属材料与工程
以单晶硅和聚酰亚胺为衬底,用磁控溅射沉积调制周期λ=25～150 nm、调制比η=0.5～2的Cu/W纳米多层膜,用XRD、SEM、EDS、AFM、微力测试系统、纳米压痕仪和四探针法对多层膜微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行研究.结果表明:λ和η显著影响多层膜结构和性能.多层膜Cu层和W层均为纳米晶结构,分别呈Cu(111)和W(110)择优取向.W(110)晶面间距减小且减幅与1/λ或η值呈正相关,Cu/W层间界面处存在扩散混合层.表面Cu层晶粒尺寸随Cu层厚增加而增大.裂纹萌生临界应变ε.总体上随λ增大或η减小而下降,屈服强度σ0.2、显微硬度H和电阻率p总体上均与λ或η呈负相关.因Cu层和W层厚度随λ或η的变化而改变,相应地改变了Cu层晶粒度及其晶界密度、W层体积分数和Cu/W层间界面数量,使位错运动能力及电子散射效应变化,最终改变Cu/W纳米多层膜性能.
关键词:
Cu/W纳米多层膜
,
调制周期
,
调制比
,
屈服强度
,
电阻率
赵海阔
,
雒向东
量子电子学报
doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2009.01.018
采用磁控溅射方法在Si(111)基底上沉积不同调制周期的Cu/TaN多层膜,用X射线衍射仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)表征薄膜微结构与表面形貌,研究了不同调制周期L薄膜的微结构与表面形貌.结果表明:不同L的TaN调制层均为非晶结构,多晶Cu调制层的晶粒取向组成随着L改变而变化; Cu调制层的表面粗糙度Rrms.大于TaN调制层的Rrms;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Rrms较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的/Rrms较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的兄Rrms差值逐渐减小.
关键词:
光电子学
,
Cu/TaN
,
多层膜
,
调制周期
,
表面形貌
张文勇
,
孙德恩
,
裴晨蕊
,
张世宏
,
黄佳木
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.01.009
目的 研究调制周期对纳米多层膜性能的影响. 方法 采用磁控溅射方法制备了CrAlN与ZrN的固定厚度比为2. 6,不同调制周期(Λ为6,8,10,20 nm)的CrAlN/ZrN纳米多层膜. 利用场发射扫描电镜( FESEM)表征薄膜的形貌、结构. 用Dektak150型台阶仪测薄膜表面粗糙度. 用Agilent Technologies G200纳米压痕仪检测涂层的硬度和弹性模量. 用划痕仪测薄膜/基材的结合力,同时,引入抗裂纹扩展系数( CPR)表征纳米多层膜的韧性. 结果 CrAlN/ZrN纳米多层膜断面皆为穿晶柱状结构,调制周期为20 nm时,多层膜层与层之间的界面清晰;多层膜表面呈致密的花椰菜状,厚度均约为2 μm. 调制周期为8 nm时,硬度为20. 4 GPa,进一步增大调制周期,硬度下降. 调制周期为8 nm的多层膜临界载荷Lc2为18 N,CPR值为73. 2,Lc2与CPR值均高于其他调制周期的多层膜. 在临界载荷Lc2处,裂纹扩展导致薄膜发生了严重的片状剥落,露出了亮白的热轧钢基底,薄膜失去了保护作用. 结论 实验表明,在多层膜厚度、调制比不变的条件下,改变调制周期能够改变多层膜的韧性. 随着调制周期的增大,韧性呈先上升、后下降的趋势. 调制周期为8 nm时,纳米多层膜的硬度最高,韧性最好,综合性能良好.
关键词:
CrAlN/ZrN纳米多层膜
,
磁控溅射
,
调制周期
,
硬度
,
韧性
范迪
,
雷浩
,
郭朝乾
,
宫骏
,
孙超
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.024
目的 研究调制周期对磁控溅射WB2/CrN多层膜结构及性能的影响.方法 通过双靶直流磁控溅射法,在硅片、石英玻璃片及不锈钢上,制备AlB2型WB2薄膜与CrN薄膜及其多层复合薄膜,采用X射线衍射及扫描电子显微镜对其相结构及形貌进行观察和分析,使用维氏显微硬度仪及划痕仪对多层膜的硬度及膜基结合力进行研究.结果 磁控溅射WB2/CrN多层薄膜呈现出柱状生长趋势,且层状结构明显,仅当调制周期大于317 nm时,多层膜中才出现WB2晶体的衍射峰.结论 多层膜中的WB2薄膜在本实验条件下的临界结晶厚度大于150 nm.随着调制周期的减小,CrN层生长取向发生由(200)晶面向多晶面的转变,WB2层生长取向由(101)晶面向(001)晶面转变.多层膜硬度随调制周期的减小大体呈下降趋势,在调制周期为317 nm时达到最大值.结合力变化趋势与硬度相反,CrN层及多层界面有助于复合薄膜膜基结合强度的提高.
关键词:
多层膜
,
调制周期
,
磁控溅射
,
硬度
,
结合力
,
WB2
