NbSiN纳米复合膜的显微结构、超硬效应和机理的研究

编号：CPJS05074

篇名：NbSiN纳米复合膜的显微结构、超硬效应和机理的研究

作者：陈朋灿[1] ;李伟[2] ;刘平[2] ;张柯[2] ;马凤仓[2] ;陈小红[2] ;何代华[2]

关键词：NbSiN纳米复合膜 显微结构 超硬效应 强化机制

机构： [1]上海理工大学机械工程学院,上海200093; [2]上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093

摘要： 采用NbSi复合靶,通过调节Nb与Si的比例,利用磁控溅射射频工艺,在单晶硅片上沉积不同Si含量的NbSiN纳米复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和高分辨透射电镜等,研究了Si含量对NbSiN纳米复合膜的微观结构和力学性能的影响。结果表明：随着薄膜中Si含量的增加,其结晶程度先升高,然后降低,硬度和弹性模量先增加后降低,当n（Si）：n（Nb）=5：20时,NbSiN薄膜硬度和弹性模量均达到最大值33.6和297.2 GPa。微观组织观察表明,此时NbSiN薄膜内部形成Si_3N_4界面相包裹NbN纳米晶粒的纳米复合结构,Si_3N_4界面相呈结晶态协调相临NbN纳米晶粒间的位向差,并与NbN纳米晶粒之间形成共格外延生长,其微结构可用nc-NbN/c-Si_3N_4模型来表示,表明其超硬效应源于NbN基体相和Si_3N_4界面相之间形成的共格外延生长界面。