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沉积条件对Ti/TiN,CrN/SiN_x纳米多层膜微观结构、界面结构和硬度的影响及其热稳定性

本文详细研究了沉积参数如溅射压强、衬底偏压和衬底温度对CrN/Si_3N_4和Ti/TiN纳米多层膜微观结构、界面结构和硬度的影响,并通过多层膜在真空炉中不同温度2小时退火和确定温度如900℃退火不同时间2-4小时研究其热稳定性。通过XRD对多层膜的微观结构进行了分析,通过XRR对多层膜的周期结构和界面结构进行了分析,利用AFM获得了多层膜的表面粗糙度信息,利用连续刚度法在纳米压痕仪上测量了纳米多层膜的硬度和弹性模量。在CrN/Si_3N_4纳米多层膜中通过变化Si_3N_4层的厚度来模拟Cr-Si-N纳米复合膜中的Si_3N_4界面,探讨Si_3N_4层厚对多层膜微观结构、热稳定性和硬度的影响;在Ti/TiN纳米多层膜中引入Si_3N_4间层以改善其热稳定性。  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

硬质纳米多层膜的微结构与超硬效应

以TiN为代表的陶瓷硬质薄膜在包括切削工具涂层在内的表面改性和防护领域得到广泛应用。制造业中高速切削和干式切削等先进技术的发展对刀具提出了更高的要求,需要作为刀具涂层的薄膜材料不仅具有更高的硬度,还应具有优良的高温稳定性。纳米多层膜因超硬效应具有高硬度,特别是它们材料组合的多样性而获得的性能可剪裁性展示了在刀具涂层上的广阔应用前景。而这类材料通过人工微结构设计获得高硬度的强化机制更具理论研究价值。然而,目前尚不能仅从理论上设计出具有超硬效应的纳米多层膜,实验探索仍是获得高硬度纳米多层膜的主要研究方法。本论文采用磁控溅射技术制备了VN/SiO_2、VN/AlON、ZrO_2/TiN和TiAlN/Si_3N_4等体系的纳米多层膜,采用XRD、TEM、EDX、SEM和微力学探针等先进测试方法表征了薄膜的微结构和力学性能。研究了通过溅射方法获得含氧化物纳米多层膜的制备技术;研究了纳米多层膜中不同晶体结构模板层对另一调制层晶体生长作用的模...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

TiN/SiN_x纳米多层膜的制备、表征及其断裂行为研究

在过去的15年间,超硬涂层的研究得到了迅速发展,研究者制备出大量同时具有优异机械性能和化学性能的超硬涂层,有效提高了材料的强度、表面硬度、耐磨性和高温稳定性等性能,大幅度延长了涂层产品的使用寿命。本文选取TiN/SiN_X纳米多层膜体系作为研究对象,详细地研究了溅射压强、衬底偏压、沉积温度及溅射气体流量比对多层膜的界面结构、相结构及力学性能的影响,在此基础上研究了周期和SiN_X层厚对微结构、力学性能及热稳定性的影响。最后详细研究了多层膜薄膜和衬底的断裂行为。  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电镀与环保》2008年05期
电镀与环保

电沉积技术在纳米多层膜制备中的应用

0前言纳米材料是20世纪80年代发展起来的新型材料,是由粒径在1~100nm尺寸范围的超细微粒组成的固体材料。由于纳米材料具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,它具有特殊的磁性、光学、力学、电学(超导)、电化学催化性能以及特殊的机械性能,耐磨、减震、巨弹性模量效应,从而成为21世纪材料领域最具吸引力的热门研究课题之一[1]。纳米材料多种多样,其中纳米薄膜材料是纳米材料成员中的重要组成部分。近20年来,薄膜科学发展迅速,在制备技术、分析方法、结构观测和形态机理等方面的研究都取得了很大的发展。纳米薄膜的制备大体上可分为:物理方法和化学方法。物理方法主要包括磁控溅射、真空蒸镀、分子束外延成型(MBE)及机械加工方法等;化学方法包括化学气相沉积(CVD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、电镀法等。纳米多层膜的研究工作已成为当前物理学和材料学领域十分热门的研究课题。电沉积技术在制备金属纳米多层膜方面有很多技术优...  (本文共4页) 阅读全文>>

《自然科学进展》2005年01期
自然科学进展

超硬纳米多层膜和复合膜的研究综述

纳米结构涂层由于其独特的物理、化学特性引起了人们越来越广泛的关注.与材料表面相关联的性质如硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、耐氧化〔‘,21,现代光学应用中的软x光多层膜反射镜〔3〕、中子反射镜[’]的粗糙度、反射率、层周期、热稳定性等,以及光磁存储[5]和微电子领域[e]的强度、扩散势垒等等,都正在成为人们研究的热点.纳米结构涂层的设计和制备一般要考虑许多因素,如界面体积比、晶粒尺度、单层和周期厚度、表面和界面能、织构、应力和应变等,而这些因素又与沉积方法、材料种类、沉积过程参数等密切相关.探讨这些因素之间的内在联系,分析这些崭新结构涂层的优异性能的物理原因及机制,进而提出新型薄膜的设计方法是当前人们关注的热点和努力方向. 本文综述的超硬纳米多层膜和复合膜具有广泛的应用前景.对于新型硬质涂层来说,它的抗磨损性能直接关系工具的使用寿命,而硬度的增加有望满足这一要求.金刚石是当前自然界已知硬度最高的材料,但由于在高温时金刚石的不稳定性...  (本文共8页) 阅读全文>>

《西北师范大学学报(自然科学版)》2004年04期
西北师范大学学报(自然科学版)

锗/氧化硅纳米多层膜的电致黄光发射研究

长期以来,硅作为重要的微电子材料已经得到了长足的发展,同时,学者们对有着广泛应用前景的硅基可见光(电)致发光材料进行了深入的研究[1~4].Lockwood组对a-Si/氧化硅超晶格观察到了室温下的光致发光[5],该样品是采用分子束外延法生长,并经过紫外臭氧处理后获得的.随后,他们又观察到了用磁控溅射法生长的大于100周期的超晶格结构具有强的光致发光.在后一种情况下,当超晶格样品在空气中退火温度达到1100℃时,光致发光强度急剧增加,退火后的光致发光谱可分为2个成分:1个随退火温度升高发光峰位朝短波方向移动;另1个在长波方向出现的发光峰在强度上逐渐增加.他们将短波发光带的起因归于量子限制效应;而将长波发光带归于稳定的与氧有关的缺陷中心.硅基电致发光开创性的研究工作是1984年DiMaria等[6]报道的来自于含纳米硅岛的氧化硅介质膜的电致发光.他们利用CVD方法制备了Au/氧化硅(50nm)/富硅氧化硅(20nm)/n-Si结构...  (本文共3页) 阅读全文>>