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反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应

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刘艳, 董云杉, 岳建岭, 李戈扬. 2006: 反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应, 物理学报, 55(11): 6013-6019. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2006.11.073
引用本文: 刘艳, 董云杉, 岳建岭, 李戈扬. 2006: 反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应, 物理学报, 55(11): 6013-6019. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2006.11.073
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Liu Yan, Dong Yun-Shan, Yue Jian-Ling, Li Ge-Yang. 2006: Crystal growth and superhardness effects of ZrN/AlON nanomultilayers synthesized by reactive magnetron sputtering, Acta Physica Sinica, 55(11): 6013-6019. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2006.11.073
Citation: Liu Yan, Dong Yun-Shan, Yue Jian-Ling, Li Ge-Yang. 2006: Crystal growth and superhardness effects of ZrN/AlON nanomultilayers synthesized by reactive magnetron sputtering, Acta Physica Sinica, 55(11): 6013-6019. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2006.11.073
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反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应

  • 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

Crystal growth and superhardness effects of ZrN/AlON nanomultilayers synthesized by reactive magnetron sputtering

  • 摘要: 采用Zr靶和Al2O3靶通过在Ar,N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法制备了不同AlON调制层厚和不同ZrN调制层厚的两个系列的ZrN/AlON纳米多层膜.利用X射线能量色散谱仪、X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针研究了多层膜的成分、微结构和力学性能.结果表明,在Ar,N2混合气氛中对Al2O3进行溅射的过程中,N原子会部分取代Al2O3中的氧原子,形成AlON化合物.在ZrN/AlON纳米多层膜中,由于受到ZrN晶体调制层的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的AlON层在其厚度小于0.9nm时被强制晶化并与ZrN层形成共格外延生长;相应地,多层膜的硬度明显提高,最高硬度达到33.0GPa.进一步增加多层膜中AlON调制层的厚度,AlON层形成非晶结构,破坏了多层膜的共格外延生长,导致其硬度逐步降低.
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出版历程
  • 刊出日期:  2006-11-30

反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应

  • 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030

摘要: 采用Zr靶和Al2O3靶通过在Ar,N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法制备了不同AlON调制层厚和不同ZrN调制层厚的两个系列的ZrN/AlON纳米多层膜.利用X射线能量色散谱仪、X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针研究了多层膜的成分、微结构和力学性能.结果表明,在Ar,N2混合气氛中对Al2O3进行溅射的过程中,N原子会部分取代Al2O3中的氧原子,形成AlON化合物.在ZrN/AlON纳米多层膜中,由于受到ZrN晶体调制层的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的AlON层在其厚度小于0.9nm时被强制晶化并与ZrN层形成共格外延生长;相应地,多层膜的硬度明显提高,最高硬度达到33.0GPa.进一步增加多层膜中AlON调制层的厚度,AlON层形成非晶结构,破坏了多层膜的共格外延生长,导致其硬度逐步降低.

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