基于小波变换Cu2W薄膜表面形貌表征.pdfVIP

第 53 卷 第 7 期 2004 年 7 月 物 　理 　学 　报 Vol. 53 ,No. 7 ,July ,2004 ( ) 10003290200453 07 228106 ACTA PHYSICA SINICA 2004 Chin. Phys. Soc. 基于小波变换 CuW 薄膜表面形貌表征 与硬度值分散性评价 ) ) ) ) 汪 　渊1 2 　白宣羽1 　徐可为1 1) ( 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 , 西安　710049) 2) (兰州铁道学院机械与动力学院 , 兰州　730070) ( ) 2003 年 7 月 10 日收到;2003 年 11 月 30 日收到修改稿 　　提出了一种基于小波变换描述薄膜表面形貌的方法. 运用离散小波变换法研究磁控溅射 CuW 薄膜表面特征 随溅射时间的演变. 结果表明 ,CuW 薄膜在溅射时间超过 600s 时才达到稳定. 不同薄膜表面形貌的变化主要是由 高频部分引起. 薄膜的粗糙表面会引起纳米压入硬度值的分散 ,这种分散性可用基于小波变换的薄膜表面形貌多 尺度分解评价. 关键词 : CuW 薄膜 , 表面形貌 , 小波变换 , 纳米压入 PACC : 6800 , 0630C 形貌 ,提取薄膜生长过程中的表面特征信息 ,探讨薄 1 引 言 膜的表面完整性 ,并进一步考察了表面粗糙度对纳 米压入硬度值的影响. 由于薄膜表面形貌变化的复杂性以及缺乏统一 标准 ,定量描述表面和界面历来是薄膜研究的难 [1 ] 点 . 在大多数情况下 ,描述表面的往往是一些复杂 的经验公式 , 如 Nowicki [2 ] 提出用 32 个参数来表征 粗糙表面. 通常用灰度图像定性地展示粗糙表面的 凸凹起伏. 图像的像素点越亮 ,样品表面对应点的位 置越高 ,相应地 ,越黑则对应点越低. 因此可用二维 信号表征样品的表面形貌. 近年来 ,微纳米尺度下使用的薄膜材料颇受关 注[3 ] . 薄膜表征也因此成为非常活跃的研究领 [4 —6 ] [7 ] 域 ,比如用纳米压入技术度量薄膜力学性能 . 但纳米压入的体积非常小 , 因此会有许多因素显著 影响测量的可靠性 ,样品的表面粗糙度即是关键因 素之一[8 ] . 粗糙表面使得压头与样品接触不完整 ,导 致压入初期硬度测量值不可靠. ( ) ( ) 本文用磁控溅射制备不同厚度的 CuW 薄膜 , 图 1 　射频溅射 CuW 薄膜AFM 图　a 为样品 1 , b 为样品 2 , ( ) ( ) 运用小波变换 ,在亚微尺度下分析CuW薄膜表面 c 为样