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| TaN/TiN和NbN/TiN纳米结构多层膜超硬效应及超硬机理研究 |
| 喻利花1, 董师润1, 许俊华1, 李戈扬2 |
| (1)江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏省先进焊接技术重点实验室，镇江 212003; (2)上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海 200030 |
| Superhardness effect of TaN/TiN and NbN/TiN nanostructure multilayers and its mechanism |
| Yu Li-Hua1, Dong Shi-Run1, Xu Jun-Hua1, Li Ge-Yang2 |
| (1)江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏省先进焊接技术重点实验室，镇江 212003; (2)上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海 200030 |
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摘要： 采用射频磁控溅射方法制备单层TaN，NbN和TiN薄膜和不同调制周期的TaN/TiN和NbN/TiN纳米多层膜.薄膜采用X射线衍射仪、高分辨率透射电子显微镜和显微硬度仪进行表征.结果表明TaN/TiN和NbN/TiN纳米多层膜在一定的调制周期范围内均呈共格界面，相应地均出现了超硬效应，且最大硬度值接近.分析了TaN/TiN与NbN/TiN纳米多层膜的超硬机理，TaN/TiN的晶格错配度与NbN/TiN的接近，但TaN/TiN的弹性模量差与NbN/TiN的有一定的差别，表明由于晶格错配使共格外延生长在界面处
关键词：
TaN/TiN纳米多层膜
NbN/TiN纳米多层膜
外延生长
超硬效应
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Abstract： Monolithic TaN，NbN, TiN films and TaN/TiN, NbN/TiN multilayers with different modulation periods were prepared by reactive magnetic sputtering. The films were characterized by X-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscopy and nanoindentation. Results showed that there are coherent interfaces between the layers of TaN and TiN in TaN/TiN multilayers and the layers of NbN and TiN in NbN/TiN multilayers within a modulation period. The superhardness effect happened and the maximum hardness values of the two multilayers are nearly equal. The superhardness mechanism was discussed. The lattices mismatch between NbN/TiN and TaN/TiN multilayers is similar, but the difference in modulus of NbN/TiN multilayers is larger than that of TaN/TiN multilayers. It shows that stress field induced by coherent epitaxial growth is the main reason of superhardness effect.
Keywords：
TaN/TiN nanomultilayers
NbN/TiN nanomultilayers
epitaxial growth
superhardness effect
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收稿日期: 2008-01-16
出版日期: 2008-11-20
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| 基金: 国家自然科学基金(批准号:50574044)资助的课题. |
| 引用本文: |
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喻利花,董师润,许俊华 等 . TaN/TiN和NbN/TiN纳米结构多层膜超硬效应及超硬机理研究. 物理学报, 2008, 57(11): 7068.
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| Cite this article: |
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Yu Li-Hua,Dong Shi-Run,Xu Jun-Hua et al. Superhardness effect of TaN/TiN and NbN/TiN nanostructure multilayers and its mechanism. Acta Phys. Sin., 2008, 57(11): 7063-7068.
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| URL: |
| http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2008/V57/I11/7063 |
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