nc-TiN/a-Si3N4系纳米复合薄膜的制备及其机械性能研究

摘要

采用离子束溅射与磁过滤阴极弧等离子体共沉积技术在单晶硅片(400)表面成功制备了不同Si含量的nc-TiN/a-Si3N4纳米复合薄膜。分别采用X射线光电子能谱(XPS)、电子散射谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、结构进行了表征;在纳米压痕仪和UMT-2多功能微摩擦仪上测试了薄膜的硬度、弹性模量、摩擦系数、磨损率。rn 结果表明，薄膜中Ti、Si分别以no-TiN和a-Si3N4形式存在，其中TiN以(200)面择优取向;纳米硬度测试表明薄膜硬度范围在22~26GPa，薄膜与氰化硅对偶的摩擦系数均维持在0.13~0.17之间。随着薄膜中Si含量的增加，Siat％=10.9％时，硬度达最大值(25.6GPa)，摩擦系数和磨损率达到最低值。随着Si at％的继续增加，薄膜的摩擦系数、磨损率又逐渐增加。