非晶合金薄膜的制備、生長機理和力學性能.pdf

1、由于非晶合金薄膜具有獨特的性能,如高硬度、高耐磨性、較好的耐腐蝕性、優(yōu)異的催化性能,因此既有著重要的科學價值又有著廣泛的應用前景。然而低成本的制備特定成分的非晶合金薄膜還是一大挑戰(zhàn)。同時,人們對非晶合金薄膜生長機理和變形機制的認識依然較少。
　　 本論文中,我們首先通過電沉積方法制備了Pd40Ni40P20非晶合金薄膜。伏安極化曲線和計時電位曲線分析表明,Pd元素在生長的初期階段起主導作用。通過成分、形貌以及電化學分析,可將電沉

2、積Pd40Ni40P20的過程敘述為Pd誘導的PdNiP共沉積過程,并伴隨著析氫反應。
　　 接著,為了定量地描述表面演變過程,通過原子力顯微鏡和電化學分析方法研究了PdNiP非晶薄膜的表面動力學粗化。結果發(fā)現(xiàn)界面寬度w(l,f)服從奇異標度行為,主要標度指數為:H=0.60±0.06,βloc=0.47±0.03 andβ=0.19±0.03。結果分析表明,PdNiP薄膜的動力學粗化可能由兩個因素控制:大的沉積過電位和擴散的不

3、穩(wěn)定。
　　 然后,結合原子力顯微鏡和基于同步輻射的相襯成像技術,分別對二元PdP和NiP非晶薄膜表面的生長粗化進行了研究。結果在PdP體系中發(fā)現(xiàn)了奇異標度行為:H=0.75±0.06,βloc=0.49±0.07 andβ=0.38±0.08。相反的是,NiP體系卻表現(xiàn)為近似正常標度的行為:H=0.70±0.02,βloc≈0 andβ=0.16±0.03。結果表明,薄膜生長時劇烈的析氫反應(HER)所產生的局域作用會造成擴散

4、的不穩(wěn)定,從而影響著薄膜生長的標度行為,令表面的生長粗化由正常標度(例如NiP體系)轉變?yōu)槠娈悩硕?例如PdP和PdNiP體系)。
　　 最后,采用彎曲方法研究了PdP非晶合金薄膜的變形行為。結果表明當PdP非晶合金薄膜的厚度尺寸降低到某一臨界值時,室溫下的非晶合金在壓應力作用下會發(fā)生均勻變形。這一臨界尺寸和溫度相關:隨著變形溫度的升高,臨界尺寸增大。在薄膜進行均勻變形過程中未觀察到溫度的升高及硬度的變化。但是,本文研究的所有的