反应磁控溅射TiN/AlON纳米多层膜的微结构与显微硬度

金属学报, 2008, 44(2): 193-197. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2008.02.013

反应磁控溅射TiN/AlON纳米多层膜的微结构与显微硬度

黄碧龙 ^1, , 吴昕蔚 ^2, , 孔明 ^3, , 李戈扬 ^4,

1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

2.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

3.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

4.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

基金项目: 国家自然科学基金(50571062)

关键词： TiN/AlON纳米多层膜 , 外延生长 , 非晶晶化 , 显微硬度 , 反应磁控溅射

MICROSTRUCTURES AND MICRO-HARDNESS OFTiN/AlON NANOMULTILAYERS SYNTHESIZEDBY REACTIVE MAGNETRON SPUTTERING

采用Ti靶和Al2O3靶在Ar、 N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法,制备了一系列不同AlON层厚度的TiN/AlON纳米多层膜,利用EDS、XRD、HRTEM和微力学探针研究了AlON的形成条件以及AlON调制层厚的改变对多层膜生长方式和显微硬度的影响.结果表明,在Ar、N2混合气氛中对Al2O3进行溅射,N原子会部分取代Al2O3中的O原子,形成非晶态的AlON化合物.在TiN/AION纳米多层膜中,由于TiN晶体层的模板效应,AlON层在厚度小于0.6 nm时被强制晶化并与TiN形成共格外延生长结构,多层膜显示出最高硬度达40.5 Gpa的超硬效应;进一步增加AlON的层厚,其生长模式由晶态向非晶态转变,破坏了多层膜的共格外延生长结构,多层膜的硬度随之降低.

参考文献

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