(AlCrTiZrNb)N/Si₃N₄纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

来源期刊：功能材料2019年第4期

论文作者：翟晴晴 李伟 刘平 张柯 马凤仓 刘新宽 陈小红 何代华

文章页码：4142 - 4147

关键词：(AlCrTiZrNb)N/Si₃N₄纳米多层膜;微观结构;力学性能;共格外延生长;

摘    要：采用多靶磁控溅射系统,使用AlCrTiZrNb合金靶和Si靶制备了不同Si₃N₄厚度的（AlCrTiZrNb）N/Si₃N₄纳米多层膜,样品基底为单晶硅。通过X射线衍射仪（XRD）、高透射电子显微镜（HRTEM）、扫描电子显微镜（SEM）和纳米压痕仪对样品进行微观组织的表征和力学性能的测量。实验结果表明,随着Si₃N₄层厚度的增加,样品的结晶度和力学性能均先增加后减小,XRD图谱中出现面心立方相结构。在Si₃N₄层厚度为0.5 nm时,（111）衍射峰强度达到最大值。说明薄膜结晶度最强,薄膜的硬度和弹性模量也达到最高值,分别为30.6,298 GPa。通过对样品的横截面的形貌观察,发现当Si₃N₄层厚度为0.5 nm时,多层膜的多层结构生长良好。在（AlCrTiZrNb）N层的模板作用下,Si₃N₄层从非晶态转变为面心立方结构,与（AlCrTiZrNb）N层之间形成共格外延生长结构,（AlCrTiZrNb）N/Si₃N₄纳米多层膜的强化可归因于两调制层之间形成的共格界面。