TaN是一種有良好的力學性能、高熱穩(wěn)定性和好的抗氧化性的材料,而TaN又具有十分復雜的相結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的多樣性將導致了薄膜性能的多樣性,有必要建立TaN中相結(jié)構(gòu)與力學性能、熱穩(wěn)定性和抗氧化性的內(nèi)在聯(lián)系。因此為了研究TaN薄膜的各性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,我們采用磁控濺射的方法制備一系列具有不同結(jié)構(gòu)的TaN薄膜。此外,AlN薄膜具有非常好的抗氧化性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)),常作為調(diào)質(zhì)層與過渡金屬氮化物(TMN)構(gòu)成多層膜,以提高硬度和抗氧化能力,其中當AlN與具有NaCl型結(jié)構(gòu)的過渡金屬氮化物(TMN)結(jié)合形成多層膜時,會形成亞穩(wěn)態(tài)的立方結(jié)構(gòu),這種TMN/AlN多層膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了很多的研究。非晶結(jié)構(gòu)與結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料形成多層膜,會發(fā)生先外延再恢復成非晶結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。非晶結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)阻斷了外延生長,破壞了薄膜的結(jié)晶完整性。目前大多數(shù)關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的研究都圍繞著多層膜的硬度增強現(xiàn)象以及對致硬原理的分析。而我們則考慮研究非晶層對薄膜抗氧化性的影響,因此,我們制備具有不同AlN層厚度的TaN/AlN多層膜。我們應(yīng)用到的分析表征手段包括:XRD、XRR、HRTEM、SEM、納米壓痕、摩擦磨損,真空退火和空氣...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 納米多層膜體系
        1.2.1 金屬-金屬體系
        1.2.2 陶瓷\金屬體系
    1.3 納米多層膜的生長
        1.3.1 薄膜的外延特性
        1.3.2 納米多層膜的外延極限
    1.4 納米多層膜的熱穩(wěn)定性
        1.4.1 互擴散
        1.4.2 相結(jié)構(gòu)的變化
        1.4.3 氧化
    1.5 過渡金屬氮化物多層膜
        1.5.1 過渡金屬氮化物
        1.5.2 過渡金屬氮化物多層膜
        1.5.3 AlN/氮化物納米多層膜
    1.6 納米多層膜的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.7 選題依據(jù)和研究內(nèi)容
第2章 樣品的制備、表征及熱處理
    2.1 樣品的制備
        2.1.1 磁控濺射原理
        2.1.2 薄膜的生長
        2.1.3 實驗裝置
        2.1.4 薄膜制備
    2.2 樣品的表征
        2.2.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.2.2 性能表征
    2.3 熱處理
        2.3.1 熱處理裝置
        2.3.2 熱處理實驗
第3章 改變氮氣流量對TaN薄膜微觀結(jié)構(gòu)和抗氧化性的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗參數(shù)
    3.3 不同氮氣流量對TaN膜的微觀結(jié)構(gòu)及力學性能的影響
        3.3.1 沉積速率和微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.2 摩擦磨損和硬度
    3.4 不同氮氣流量下濺射沉積的TaN膜的熱穩(wěn)定性
    3.5 本章小結(jié)
第4章 改變AlN層厚度對TaN\AlN多層膜結(jié)構(gòu)及性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗參數(shù)
    4.3 TaN\AlN多層膜的微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.1 薄膜的調(diào)制結(jié)構(gòu)
        4.3.2 薄膜的相結(jié)構(gòu)
    4.4 TaN\AlN多層膜的熱穩(wěn)定性
        4.4.1 調(diào)制結(jié)構(gòu)及相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.4.2 力學性能穩(wěn)定性
        4.4.3 抗氧化性
    4.5 小結(jié)
第5章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝



本文編號：3853761