溅射沉积Cu-W合金薄膜的结构及力学性能

摘要

用磁控共溅射法制备Cu-W合金薄膜,运用EDX,XRD,TEM,SEM和纳米压痕仪对薄膜成分、结构和力学性能及其关系进行了研究。结果表明,含W较低的Cu82.1W17.9(%,原子分数)和W浓度较高的Cu39.8W60.2薄膜为晶态结构且出现固溶度扩展,分别存在fccCu(W)亚稳过饱和固溶体(固溶度4.8%W)和bccW(Cu)亚稳过饱和固溶体(固溶度5.7%Cu),W含量为31.8%,45.7%,54.8%的Cu-W薄膜呈非晶态,表面粗糙度较晶态Cu-W薄膜低。总体上非晶Cu-W薄膜弹性模量E和硬度H值较低,fccCu-W膜实测E值介于Voigt和Reuss规则预测值之间,bcc和非晶Cu-W膜实测E值分别高于和低于预测值;晶态Cu-W膜实测H值与Voigt规则计算值的符合性优于非晶膜,薄膜结构对力学性能预测可靠性影响较大。