AlN/SiO2纳米多层膜的超硬效应与高温抗氧化性

赵文济¹，李戈扬¹，吴莹¹，孔明¹，黄碧龙¹

(1.上海交通大学,金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030)

摘要:采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO2层厚的AlN/SiO2纳米多层膜,利用X射线衍射仪,高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了多层膜微结构与力学性能随SiO2层厚的变化,考察了AIN/SiO2纳米多层膜的高温抗氧化性.结果表明,受AlN层晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的SiO2层在厚度<0.6nm时被强制晶化为与AIN相同的六方结构赝晶体,并与AlN形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应. SiO2随自身层厚的进一步增加又转变为以非晶态生长,致使多层膜的外延生长结构受到破坏,其硬度也随之降低.高温退火研究表明,高硬度的AIN/SiO2纳米多层膜的抗氧化温度为800℃,与AlN单层膜相当. SiO2层的加入尽管能使多层膜获得较高硬度,但是并不能提高其抗氧化温度.

关键词:AlN/SiO2纳米多层膜; 外延生长; 超硬效应; 抗氧化性;

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