赵阳
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王娟
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徐晓明
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张庆瑜
金属学报
利用反应磁控溅射方法，设计并制备了调制周期相同而调制比的TiN/TaN多层膜。利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对多层膜的结构、微观状态和力学性能进行乐系统表征。结果表明：调制结构不仅改变多层膜的生长速率，而且能导致多层膜择优生长取向的变化；界面应力的存在使得薄膜生长速率随沉积层厚度的增加而下降；结构分析发现：在TiN/TaN多层膜中存在着独立外延生长的(111)和(100)两种取向的调制结构，这两种调制结构的调制周期存在着一定的差异；在我们的实验条件下，调制周期为6 nm左右的TiN/TaN多层膜，其硬度提高约50%；在调制比为3:1时，硬度最大值为34.2GPa，弹性模量为344.9GPa；此外，我们根据结构和力学性能的分析结果，讨论了TiN/TaN多层膜的超硬机制。
关键词:
TiN/TaN多层膜
,
growth behavior
,
structural characterization
,
mechanical properties
赵阳
,
王娟
,
徐晓明
,
张庆瑜
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.04.010
利用反应磁控溅射方法,制备了调制周期相同而调制比不同的TiN/TaN多层膜.利用XRD,HRTEM和纳米压痕仪分别对多层膜的结构、微观状态和力学性能进行了系统研究.结果表明:调制结构不仅改变多层膜的生长速率,而且能导致多层膜择优生长取向的变化;界面应力的存在使得薄膜生长速率随沉积层厚度的增加而下降;在TiN/TaN多层膜中存在着各自独立外延生长的[111]和[100]两种取向的调制结构,且具有不同的调制周期;调制周期为6 nm左右的TiN/TaN多层膜的硬度与弹性模量分别提高约50%与30%;在调制比为3:1时,硬度最大值为34.2 GPa,弹性模量为344.9 GPa;根据结构和力学性能的分析结果,讨论了TiN/TaN多层膜的硬化机制.
关键词:
TiN/TaN多层膜
,
生长行为
,
结构特征
,
力学特性
