鋁含量及偏壓對磁控濺射氮鋁鉻薄膜結構及性能的影響

山西中北大學機電工程學院　　丁雪峰　吳耀金*

鋁含量及偏壓對磁控濺射氮鋁鉻薄膜結構及性能的影響

山西中北大學機電工程學院丁雪峰吳耀金*

本文采用反應磁控濺射法在燒結NdFeB表面連續地沉積了一系列不同鋁含量的氮鋁鉻薄膜，使用掃描電鏡、納米壓痕儀分別表征了薄膜的形貌和硬度。所制備的薄膜鋁含量范圍在1～40at.%之間。研究結果表明：鋁含量改變了薄膜顯微結構的致密性，以至于關系著薄膜硬度。而基底施加合適的負偏壓會使薄膜致密、硬度提高。實驗中氮鋁鉻薄膜的獲得的最高硬度為24.8Gpa，此時施加的偏壓為150V，鋁含量為33.29at.%。

磁控濺射；氮鋁鉻薄膜；鋁含量；性能

引言

氮鋁鉻薄膜可以有多種方法制備，例如陰極弧光離子鍍［1］、反應磁控濺射［2］等。為了進一步優化氮鋁鉻薄膜的性能，許多研究者在改變其化學成分方面做出了大量研究，并取得了長足進步。在鋁含量為40～60 at.%時，薄膜的最高硬度在20～55Gpa之間［3-6］。另外一種提高薄膜性能的方法是改變薄膜沉積過程中的參數，如氮氣分壓、基底負偏壓等。有研究表明偏壓在0～120V間，可以顯著改變薄膜的斷裂韌性［1］。Wang［2］等人研究了偏壓對氮鋁鉻薄膜顯微結構、硬度、韌性的影響。在施加50～260V偏壓時薄膜變得更加致密，同時由于壓應力的影響，薄膜硬度由10Gpa增加到26Gpa，韌性由1.67提高到2.02MPa·m1/2。

然而，就目前而言，大部分工作所制備的薄膜都是采用一次制備一種鋁含量，通過多次制備不同鋁含量的薄膜而對其進行研究，這樣使得成分改變具有跳躍性?！?br>