纳米多层膜中的非晶晶化与超硬效应

摘要： 通过对TiN/SiC、TiN/TiB2和TiN/SiO2纳米多层膜微结构和力学性能的研究, 展示了通常溅射沉积态为非晶的SiC、TiB2和SiO2薄膜, 在立方结构的TiN晶体层模板作用下的晶化现象, 以及多层膜由此产生的生长结构和力学性能的变化. 结果表明: SiC在层厚0.6nm时晶化为立方结构后,可以反过来促进TiN/SiC多层膜中TiN层的晶体完整性; TiB2在层厚2.9nm时晶化为六方结构, 并与TiN形成{111} TiN//{0001} TiB2, <100> TiN//<11-20> TiB2 的共格关系; SiO2在层厚0.9nm 时晶化为立方结构的赝晶. 多层膜中SiC、TiB2和SiO2晶化后都与TiN形成共格外延的生长结构, 并相应产生了硬度升高的超硬效应. 随着SiC、TiB2和SiO2层厚的增加, 它们又转变为非晶态, 多层膜的共格外延生长受到破坏, 其硬度亦明显降低.