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氮化钛和氮化锆薄膜的结构通常由金属键和共价键混合而成,具有金属晶体和共价晶体的特点:高熔点、高硬度、优异的热和化学惰性,优良的导电性和金属反射比。这类薄膜既可作为一种耐磨及硬质薄膜而广泛用于各种切削工具、机械零部件,也可作为各种装饰薄膜应用于装饰行业,还可作为Cu 和Si 之间的扩散阻挡层。氮化钛和氮化锆薄膜通常是在高温下沉积,其目的是降低薄膜内应力,增加膜/基结合强度和优化晶粒,提高薄膜机械性能。目前对于高温制备氮化钛和氮化锆薄膜已进行了大量的研究工作,但在室温下沉积氮化钛和氮化锆薄膜却少有报道。基体的沉积温度决定了沉积薄膜的基体材料的范围,室温沉积可以扩大基体材料的范围,例如可将其沉积在有机柔性衬底上,扩大氮化钛和氮化锆薄膜的潜在用途,此外,室温沉积也为低能耗、简化薄膜的制备工艺开辟了一条途径。单一的纯净元素组成的薄膜材料的性能往往不能满足实际的需要,必须进行掺杂改性,掺杂的作用是多方面的,薄膜的颜色、力学、化学和光学性能以及结构都会随掺杂材料的种类和掺杂含量而改变。对TiN 薄膜掺适量的Zr 掺杂,除了能大幅度改善其机械性能外,而且还因Zr 原子的存在,能提高TiN 薄膜的耐腐蚀性能。本研究课题以纯钛靶及纯锆靶为靶材,采用反应磁控溅射工艺在玻璃和高速刚上沉积氮化钛和(Ti,Zr)N 薄膜,通过紫外-可见分光分度计和X 射线衍射仪及扫描隧道显微镜测试分析,讨论了工艺参数对氮化钛薄膜机械性能、光学性能和结构的影响,研究了Zr 掺杂对(Ti,Zr)N 薄膜性能与结构的影响。采用射频反应磁控溅射纯锆靶制备了透明硬质薄膜,并对其性能进行了研究。研究表明:氮化钛和(Ti,Zr)N 薄膜为多晶态,氮流量决定了氮化钛薄膜的结构和性能,增加氮流量能使氮化钛薄膜的结构向面心立方结构转变,从而得到性能良好的氮化钛薄膜;施加负偏压能优化氮化钛晶粒和减少薄膜中的缺陷,使膜层变得更致密,从而提高薄膜硬度;氮化钛主要遵循自由载流子光吸收,氮含量较少时薄膜中的自由电子数目较多,随着氮含量的增加,薄膜中的自由电子数目不断减少,反射率逐渐降低,等离子体频率向低能端移动,从而使薄膜颜色出现规律变化, 由金属色银白色到淡黄、金黄再到红黄,并且薄膜亮度呈下降趋势;金黄色的(Ti,Zr)N 薄膜中存在TiN 和ZrN 的分离相,但其为单一的面心立方结构并具有(111)面择优取向;相对于TiN 薄膜,Zr 掺杂后,并没有使薄膜的导带、价带和禁带发生变化,只是在TiN 禁带内增加了新能级,这也正是掺杂Zr 后,薄膜仍