TiN／AIN纳米多层膜调制结构研究.pdfVIP

电子显徽学报J．Chin．Electr．Microsc．Soc 17(5)543～5441998年 543 TiN／A1N纳米多层膜的调制结构研究 李戈扬1 施晓蓉1张流强2许俊华1李鹏兴1顾明元1 (1．上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，2．中科院上海冶金研究所) 纳米多层膜具有多种物理性能和力学性能的异常效应，其中超模量、超硬度效应为近年来的 构并对其力学性能的变化给予解释。 TiN／AIN纳米多层膜采用反应溅射法在日本产ANELVASPC一350多靶磁控溅射仪上制 微镜。 两个对称的调制结构斑点，由此计算出多层膜的调制周期为1．99nm，与设计值相符。另外，此小 类型相同，错配度仅为2．9％(4nw一0．424nm，a。．A 存在穿过调制层的晶粒，但也发现部分区域存在穿过多个TiN和A1N调制层连续生长的晶粒 存在的结果一致。图3中还可观察到大量刃型位错，这些位错的存在可以释放多层膜外延生长的 畸变能。 制层上先以亚稳态的立方结构外延生长，逐步过渡到稳定的六方结构。TiN因为只有立方结构， 所以在h-AIN表面一开始就以立方结构生长，由此形成的大调制周期多层膜的调制结构模型存 在三种不同的界面类型：一是TiN／c—AIN的化学界面，在此界面两侧仅有化学成分的变化，而无 结构变化；二是c—A1N／h—AIN的结构界面t在此界面两侧，只有结构的变化，而不产生成分差异； 第三种界面为h-AIN／TiN之间的界面，在此界面两侧既有成分的变化，又有结构的改变。小调制 周期时，多层膜以立方结构多晶外延，连续穿过多层膜界面生长，此时多层膜界面只形成仅有成 分变化而无结构变化的化学界面。 力学性能研究表明TiN／AIN多层膜的显微硬度随调制周期的减小单调增高，不出现硬度 电子显微学报J．Chin．Electr．Microsc．Soc 544 17(5)l543～5441998年 度往往随其模量的提高而增加，所以TiN／AIN纳米多层膜硬度随调制周期减小而单调上升极 可能是由于c—A1N的强化所致。 参考文献 Aeta1．Surfaceand j 825． [1]SetoyamaM．Nakayama CoatingsTechnology．1996，86／87 NEandGorcycaI，Phys．Rev．Bft1994．47}718． [2]Christensen 图1 TiN／AIN纳米多层膜的电子衍射花样 a．A一2nm，b．A=12nm 图2TiN／AIN纳米多层膜的调制结构图3 TiN／AIN纳米多层膜的HREM像