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《氮化钽薄膜的制备与结构研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、材料工程ö1998年9期3氮化钽薄膜的制备与结构研究ResearchonSynthesisofTaltanlumNitrideFilmandItsStructure冷永祥黄楠杨萍(西南交通大学材料工程系)LengYongxiangHuangNanYangPing(Dept1ofMaterialsEngineering,SouthwestJiaotongUniversity)[摘要]利用磁控反应溅射技术制备了氮化钽薄膜,利用TEM、XRD技术研究了薄膜的微观结构。研究结果表明:薄膜中多相共存;薄膜晶粒细小(16nm左右);同
2、时还发现,在一定工作压力下,随着氮分压的提高,氮化物晶粒形成的取向改变,即平行于基体表面生长的晶面会有改变。一定工作压力下,制备的氮2化钽薄膜硬度高达4000kgömm以上。本文探讨了氮化钽薄膜高硬度的原因,并且讨论了随氮分压的提高薄膜织构变化的原因。关键词氮化钽薄膜硬度显微组织[Abstract]Thetaltanlumnitridefilmhasbeendepositedbythereactivemagnetronsput2tering1Themicrostructureofthefilmwerecharacteriz
3、ebyXRDandTEMtechniques1There2sultsrevealedthatthemultiphasewascoexistentinthefilmandthegrainsizeofthefilmwassmall(about16nm)1Inaddition,thepreferredorientationwasobserved,anditchangedandde2velopedalongthedirectionwheretheinterplanarspacingwasmorebroadwhenincreasin
4、gN2par2tialpressure1Synthesizedunderspecificconditionsthehardnessofthetaltanlumnitridefilm2reached4000kgömmorabove1Thecauseofhighhardnessofthefilmwasdiscussed1ThecauseofthepreferredorientationchangedwhenincreasingN2partialpressurewasalsodiscussed1Keywordstaltanlum
5、nitridefilmhardnessmicrostructure-31引言基板平行于靶,与靶之距为60mm;极限真空7×10Pa;基板采用不锈钢片加热,加热温度为200℃。薄膜制氮化钽薄膜因其良好的电学性能,如TaN、Ta2N薄备工艺如表1所示。膜具有低的电阻温度系数,作为电学薄膜已经得到了应用[1,2]。关于氮化钽薄膜力学性能方面的论述却很少,文表1Ta2N薄膜制备工艺献[3]提到氮化钽薄膜最高硬度可达4100kgfömm2,其Table1ManufacturingprocessoftheTa2Nfilm耐磨损性能优于
6、氮化钛。这种高硬度的薄膜很适用于磨试样编号氮分压,Pa工作气压,Pa溅射功率,W粒磨损的场合,在机械行业中有着广阔的应用前景,但11001614012417×10-3016145薄膜高硬度的原因还不清楚,需对其微结构进行研究。13918×10-301514014118×10-20151402实验过程15211×10-201513516311×10-2015140211试样制备采用JR424B型直流ö射频磁控溅射台制备。Ta靶直径为10cm,纯度99199%;Ar、N2纯度均为9919%;212硬度试验硬度试验在HX2100
7、0上进行,采用50g载荷,保留3本工作由国家自然科学基金(39470207#)资助时间为15s,试样采用以Si(100)为基体的薄膜试样,·18·©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net氮化钽薄膜的制备与结构研究每个试样测5点,计算其平均硬度值。基体-硅片硬度为HK01051550。213TEM试验TEM分析在H2700H电镜上进行。利用一块解理面较大的NaCl作为基体,该面经磨
8、光及抛光后用丙酮清洗干净备用。沉积有100nm以下的薄膜后,从真空室取出,浸入掺有一定量酒精的蒸馏水中,使NaCl缓慢溶解,以得到较为完整的薄膜电镜试样。214XRD试验利用沉积到Si(100)基片上的薄膜作为XRD衍射图1试样15#的TEM暗场像试样,以便于分析Ta2N薄膜的物相组成及织构。Fig11
