韩克昌
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刘一奇
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林国强
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董闯
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邰凯平
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姜辛
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00078
采用增强磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基片上制备了3组不同过渡金属的氮化物薄膜MNx (M=Ti, Zr, Hf). 利用FESEM, GIXRD, XPS, Nano Indenter等方法对MNx薄膜的形貌、厚度、相结构、成分、元素的化学态、残余应力、弹性模量和硬度等进行了表征. 结果表明, 3组MNx薄膜均在较宽的成分范围内表现为fcc单相结构, 并且同组薄膜间的择优取向、厚度、晶粒尺寸和残余应力等均基本保持一致; 特别是3组薄膜的硬度和弹性模量均随N成分x的变化而变化, 并且都在x=0.82附近出现性能峰值. 分析表明, MNx薄膜与成分相关的性能增强, 其决定性因素不在于介观尺度的晶粒细化、择优取向及内应力等, 而是取决于原子尺度的化学键合及电子结构等因素.
关键词:
过渡金属氮化物薄膜,
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电弧离子镀,
,
成分,
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力学性能,
,
强化机制
