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《負(fù)偏壓對(duì)磁控濺射TaN薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、第23卷第7期中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2013年7月Vbl-23No．7TheChineseJournalofNonferrousMetalsJulv2013文章編號(hào)：1004—0609(2013)07-1923—08負(fù)偏壓對(duì)磁控濺射TaN薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響薛雅平，曹峻，喻利花，許俊華(江蘇科技大學(xué)江蘇省先進(jìn)焊接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鎮(zhèn)江212003)摘要：采用磁控濺射技術(shù)制備一系列不同負(fù)偏壓的TaN薄膜。分別采用掃描電子顯微鏡、x射線衍射儀、原子力顯微鏡、納米壓痕儀和高溫摩擦磨損儀研究不同負(fù)偏壓對(duì)單層TaN薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌、力學(xué)性能和摩擦性能的影響。結(jié)果表明：TaN
2、薄膜主要為面心．TaN和斜方TaN晶體結(jié)構(gòu)，擇優(yōu)取向隨著負(fù)偏壓的不同而不同；當(dāng)負(fù)偏壓為80V時(shí)，TaN薄膜的硬度和彈性模量均達(dá)到最大值，分別為30．103和317．048GPa，并且此時(shí)薄膜的膜一基結(jié)合最強(qiáng)；常溫下單層TaN薄膜的摩擦因數(shù)與負(fù)偏壓關(guān)系不大，基本保持在0．64～0．68之間；高溫下，隨著溫度的升高，摩擦因數(shù)逐漸降低。關(guān)鍵詞：TaN薄膜；負(fù)偏壓；微觀結(jié)構(gòu)；摩擦性能中圖分類號(hào)：TG174．44；TG148文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AEffectofbiasvoltageonmicrostructureandpropertiesofmagnetronsputteringTa
3、NfilmsXUEYa·ping，CAOJun，YULi—hua，XUJun—hua(KeyLaboratoryofAdvancedWeldingTechnologyofJiangsuProvince，JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003，China)Abstract：AseriesofTaNfilmswerefabricatedatvariousbiasvoltagesbymagnetronsputteringtechnique．Theirmicrostructure，surfacemorph
4、ology,mechanicalandfrictionpropertieswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscope(SEM)，X—raydifraction(XRD)，atomicforcemicroscope(AFM)，nanoindentationtesterandfrictionandweartester,respectively．TheresultsshowthatthestructureofTaNiscomposedofcubic0-TaNandorthorhombicTa4N，whilethepreferre
5、dorientationchangeswiththebiasvoltage．Whenthebiasvoltageis80thehardnessandelasticmodulusofthefilmsreachthemaximumvalues，30．103and317．048GPa，respectively,andtheinterfacialadhesionisthestrongest．Atroomtemperature，thefrictioncoeficientsofthefilmsthatareinfluencedslightlybybiasvoltagevarybe
6、tween0．64and0．68．Athightemperatures．thefrictioncoeficientsofthefilmsdecreasewiththeincreaseoftemperature．Keywords：TaNfilms；biasvoltage；microstructure；frictionpropertiesTaN薄膜由于其較高硬度和密度、良好的高溫化瓷薄膜熔點(diǎn)高、不易加工的缺點(diǎn)，還可以結(jié)合磁控濺學(xué)穩(wěn)定性以及光電性能，一直受到人們的廣泛關(guān)射細(xì)晶化的特殊工藝效果，從而獲得更佳的綜合性能，注[卜。已知TaN薄膜制備方法有磁控濺射[圳、離子以達(dá)到更
7、好的工業(yè)應(yīng)用效果ll。目前，對(duì)于TaN薄膜束輔助沉積【l0J和化學(xué)氣相沉積rIl_等。磁控濺射方法作的電學(xué)性能[、硬度[，等已有研究，尤其是氮為一種先進(jìn)的新型制備薄膜的物理氣相沉積(PVD1氣分壓、制備工藝對(duì)單層TaN薄膜各種性能的影響，方法，利用其先進(jìn)的反應(yīng)濺射工藝，可以克服TaN陶但對(duì)于負(fù)偏壓對(duì)單層TaN薄膜的力學(xué)性能，尤其是其基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51074080)；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BK2008240)收稿日期2012—09—28；修訂日期：2013．03．10通信作者許俊華，教授，博士；電話：0511-84411035
