纳米多层膜中的非晶晶化与超硬效应

摘要

通过对TiN/SiC、TiN/TiB2和TiN/SiO2纳米多层膜微结构和力学性能的研究,展示了通常溅射沉积态为非晶的SiC、TiB2和SiO2薄膜,在立方结构的TiN晶体层模板作用下的晶化现象,以及多层膜由此产生的生长结构和力学性能的变化.结果表明:SiC在层厚≤0.6nm时晶化为立方结构后,可以反过来促进TiN/SiC多层膜中TiN层的晶体完整性;TiB2在层厚≤2.9nm时晶化为六方结构,并与TiN形成{111}TiN//{0001}TiB2,〈100〉TiN//〈11-20〉TiB2的共格关系;SiO2在层厚≤0.9nm时晶化为立方结构的赝晶.多层膜中SiC、TiB2和SiO2晶化后都与TiN形成共格外延的生长结构,并相应产生了硬度升高的超硬效应.随着SiC、TiB2和SiO2层厚的增加,它们又转变为非晶态,多层膜的共格外延生长受到破坏,其硬度亦明显降低.