氮分压对反应溅射(Ti,Al)N薄膜微结构与力学性能的影响

摘要

采用Ti Al复合靶在不同氮分压下制备了一系列 (Ti,Al)N薄膜 ,用EDS、XRD、TEM和微力学探针表征了薄膜的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能。结果表明 ,氮分压对 (Ti,Al)N薄膜影响显著 :合适的氮分压可以得到化学计量比的(Ti,Al)N薄膜 ,薄膜为单相组织 ,并呈现 (111)择优取向 ,最高硬度和弹性模量分别达到 34.4GPa和 392GPa ;过低的氮分压不但会造成薄膜贫氮 ,而且薄膜中的Al含量偏低 ,硬度不高 ;过高的氮分压下 ,由于存在”靶中毒”现象 ,尽管薄膜的成分无明显变化 ,但会大大降低其沉积速率 ,并使薄膜形成纳米晶或非晶态结构 ,薄膜的硬度也较低。