反应磁控溅射碳化钒薄膜的微结构与力学性能

摘要

在Ar、C2H2混合气氛中通过反应磁控溅射法制备了一系列不同碳含量的碳化钒薄膜,利用EDX、XRD、SEM、AFM和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能。研究了C2H2分压对薄膜成分、相组成、微结构以及硬度和弹性模量的影响。结果表明,采用在Ar-C2H2混合气体中的射频反应磁控溅射技术可以方便地合成碳化钒薄膜。但是,只有在C2H2分压为混合气体总压约4%附近很窄的范围内才可获得力学性能优异的碳化钒薄膜。其硬度和弹性模量分别达到35.5GPa和358GPa,此时,薄膜为NaCl结构的VC,且具有柱状生长的特征。随着C2H2分压的提高,薄膜形成六方结构的-γVC,并逐渐产生非晶碳相,硬度和弹性模量随之降低。