TiAlN-CrAlN納米多層膜的制備及結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、近幾十年來，陶瓷薄膜涂層的發(fā)展非常迅速，由于其高硬度、耐高溫、耐磨擦等性能被廣泛應(yīng)用于刀具和模具。TiAlN/CrAlN多層周期膜的結(jié)構(gòu)是TiAlN膜層和 CrAlN膜層在垂直于薄膜表面的方向上交替沉積形成的納米多層膜。TiAlN涂層具有較高的熱穩(wěn)定性，CrAlN具有較好的抗氧化性，使得 TiAlN/CrAlN薄膜在1000℃時仍具有較高的硬度。以往對 TiAlN/CrAlN薄膜研究主要集中在提高薄膜的硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性和熱

2、穩(wěn)定性，但在 TiAlN/CrAlN薄膜的膜層結(jié)構(gòu)和膜層間的界面的研究較少。
　　本文采用磁控濺射法制備了TiAlN/CrAlN、TiN/AlN納米周期膜，系統(tǒng)地研究了調(diào)制周期對薄膜的晶體結(jié)構(gòu)及膜層界面結(jié)構(gòu)的影響，研究了 Al靶功率、Ti/Cr電流、N2流量、Ar流量和負偏壓對薄膜的濺射速率、電子散射長度密度、界面粗糙度的影響。
　　實驗結(jié)果表明：TiAlN、CrAlN均為面心立方結(jié)構(gòu)，調(diào)制周期的變化對薄膜的晶體結(jié)構(gòu)沒有影響

3、，薄膜晶粒生長不完全，沿（200）方向擇優(yōu)生長。隨著調(diào)制周期的增大，濺射的膜層厚度與設(shè)計的膜層厚度偏差增大，粗糙度的增大使得膜層間的界面寬化，Cr靶濺射速率快，原子的能量高，擴散充分，使得CrAlN膜層界面上的TiAlN膜層的粗糙度小于TiAlN膜層界面上的CrAlN膜層的粗糙度。
　　Al靶功率的增大，薄膜的濺射速率增加，Al原子增加薄膜的電子散射長度密度（SLD）減小，Al原子對基片的轟擊作用增強引起反濺射，薄膜的粗糙度增加；

4、Ti/Cr電流對膜層的厚度影響明顯，電流增大 TiAlN膜層的 SLD度顯著增加，而CrAlN膜層增加較少，TiAlN膜層粗糙度增大，CrAlN膜層膜層的粗糙度減小；N2流量增加，Ar分壓減小，膜層厚度減小，粗糙度增大，膜層結(jié)構(gòu)的清晰度降低；Ar流量增加，N2分壓減小，膜層濺射速率明顯增加，SLD增加，界面粗糙度減小；負偏壓對粗糙度影響明顯，對濺射速率影響較小，負偏壓增大，SLD小幅度增加。TiN晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，AlN晶體為密排六方