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Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

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乌晓燕, 孔明, 赵文济, 李戈扬. 2009: Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应, 物理学报, 58(4): 2654-2659. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.04.082
引用本文: 乌晓燕, 孔明, 赵文济, 李戈扬. 2009: Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应, 物理学报, 58(4): 2654-2659. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.04.082
shu
Wu Xiao-Yan, Kong Ming, Zhao Wen-Ji, Li Ge-Yang. 2009: Crystallization of Si3N4 on h-AlN and superhardness effect of AlN/Si3N4 nanomultilayers, Acta Physica Sinica, 58(4): 2654-2659. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.04.082
Citation: Wu Xiao-Yan, Kong Ming, Zhao Wen-Ji, Li Ge-Yang. 2009: Crystallization of Si3N4 on h-AlN and superhardness effect of AlN/Si3N4 nanomultilayers, Acta Physica Sinica, 58(4): 2654-2659. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2009.04.082
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Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

  • 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200240

Crystallization of Si3N4 on h-AlN and superhardness effect of AlN/Si3N4 nanomultilayers

  • 摘要: 采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si3N4层厚度的AlN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si3N4层在AlN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si3N4纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关.
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出版历程
  • 刊出日期:  2009-04-30

Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

  • 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200240

摘要: 采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si3N4层厚度的AlN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si3N4层在AlN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si3N4纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关.

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