氮化铜薄膜制备中氮气比例对其结构及微观力学性能的影响.pdf

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1、第42卷第5期2013年10月表面技术VOI．42No．5oct．2013SURFACETECHNOLOGY氮化铜薄膜制备中氮气比例对其结构及微观力学性能的影响龚鹏，范真，丁建宁，程广贵，袁宁一，凌智勇(1．江苏大学微纳米研究中心，镇江212013；2．江苏理工学院机械工程学院，常州213001；3．常州大学低维材料微纳器件与系统中心，常州213164)[摘要]采用射频磁控溅射方法在玻璃基底上制备氮化铜薄膜，研究了氮氩混合气体中的氮气比例对薄膜择优生长取向、表面晶粒尺寸和微观力学性能的影响。结果表明：低氮

2、气比例时，薄膜的纳米力学性能比较差：随着氮气比例的增加，氮化铜薄膜的择优生长晶面从(1l1)晶面转变为(100)晶面，晶粒尺寸变小，显微硬度增加．弹性模量则是先增加，后减小。[关键词]氮化铜薄膜；射频磁控溅射；微结构；纳米力学[中图分类号]TG174．444[文献标识码]A[文章编号]1001．3660(2013)05-0015-04EfectofNitrogenPartialPressureontheStructureandMicro．mechanicalPropertiesofCuNFilmsGONG

3、Peng，FANZhen，DINGJian．ning，CHENGGuang．gui，YUANNing-yi，LINGZhi~ong(1．MicroandNanoScienceandTechnologyResearchCenter，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversityofTechnology，Changzhou213001，China；3．CenterofLow—di

4、mensionalMaterialsMicro—nanoDevicesandSystems，ChangzhouUniversity，Changzhou213164，China)[Abstract]CoppernitridethinfilmswerepreparedonsiliconglasssubstratesbymeansofRFmagnetronsputteringdep—osition，andthentheeffectsofnitrogenpartialpressureinafixed-totalN

5、2-ArmixturesputteringgasflowOnthepreferentialcrystallineorientation，thesizeofsurfacegrainandmicro—mechanicalpropertieswereinvestigated．Itisshowedthatwhenthenitrogenpartialpressureislow，thenano-mechanicalpropertyofthethinfilmispoor．Asnitrogenpartialpressur

6、eimprovesthepreferentialorientationtransformsfromplane(111)toplane(100)，thecrystallinegrainsizeshrinksandtheelasticmodulusfirstincreasesbutthendecreases．[Keywords]coppernitridethinfilm；r．f．magnetronsputtering；microstructure；nano—mechanical近年来，氮化铜(cuN)因其在光

7、存储器件和高速子体氮化法l8]、离子束辅助沉积法9]、直流辉光放电集成电路方面的应用前景而备受瞩目。氮化铜晶胞呈法、射频反应磁控溅射法[1、低压射频等离子体喷反三氧化铼(anti．ReO)简立方结构l1]，晶格常数和生射法ll、脉冲激光反应沉积法l1、多弧直流磁控溅射长晶向会随着氮气压强和溅射功率等制备参数的改变法Il等。磁控溅射法具有薄膜沉积速度较快、成膜质而发生变化l2]。室温条件下的氮化铜薄膜呈棕红色，量较好等优点，因此氮化铜薄膜的制备多选用这种方性质稳定_3]．但是当薄膜在真空中被加热到350oC

8、时．法一。就会分解成氮气和铜[4]。Nosaka等人l7发现．氮化目前对氮化铜薄膜的研究主要集中在薄膜的电铜薄膜在分解过程中的再结晶作用能使薄膜中的铜原学、光学及热分解性质方面，而关于其微观力学性能受子在膜层的结构中规则排列，对宽波段光线的反射率氮气比例影响的研究少见报道_1引。文中采用射频磁较分解之前产生显著变化，这种特性使氮化铜薄膜具控溅射法制备氮化铜薄膜．研究沉积参数中的氮气比备作为光记录介质材料的基本条件。例对薄膜成分