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; 董师润; 许俊华; 李戈扬

doi:10.7498/aps.57.7063

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
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
作者及机构信息
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

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50574044)资助的课题.
Authors and contacts
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
参考文献

施引文献

[1]	扈仕林, 刘均华, 邓志雄, 肖文, 杨瞻, 陈凯, 廖昭亮. Pt/La_0.67Sr_0.33MnO₃异质结中的反常霍尔效应. , 2023, 72(9): 097503. doi: 10.7498/aps.72.20221852
[2]	魏浩铭, 张颖, 张宙, 吴仰晴, 曹丙强. 极性补偿对LaMnO₃/LaNiO₃超晶格交换偏置场强度的影响. , 2022, 71(15): 156801. doi: 10.7498/aps.71.20220365
[3]	李玉阁, 李冠群, 李戈扬. 调制结构对c-VC/h-TiB2纳米多层膜的超硬效应的影响. , 2013, 62(1): 016801. doi: 10.7498/aps.62.016801
[4]	苏少坚, 汪巍, 张广泽, 胡炜玄, 白安琪, 薛春来, 左玉华, 成步文, 王启明. Si(001)衬底上分子束外延生长Ge0.975Sn0.025合金薄膜. , 2011, 60(2): 028101. doi: 10.7498/aps.60.028101
[5]	乌晓燕, 孔明, 李戈扬, 赵文济. Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应. , 2009, 58(4): 2654-2659. doi: 10.7498/aps.58.2654
[6]	宋禹忻, 俞重远, 刘玉敏. 沉积速率和生长停顿对InAs/GaAs量子点超晶格生长影响的综合分析. , 2008, 57(4): 2399-2403. doi: 10.7498/aps.57.2399
[7]	喻利花, 董师润, 许俊华. AlN/BN纳米结构多层膜微结构及力学性能. , 2008, 57(12): 7776-7782. doi: 10.7498/aps.57.7776
[8]	何萌, 刘国珍, 仇杰, 邢杰, 吕惠宾. 用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜. , 2008, 57(2): 1236-1240. doi: 10.7498/aps.57.1236
[9]	喻利花, 董松涛, 董师润, 许俊华. AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能. , 2008, 57(8): 5151-5158. doi: 10.7498/aps.57.5151
[10]	岳建岭, 孔明, 赵文济, 李戈扬. 反应溅射VN/SiO2纳米多层膜的微结构与力学性能. , 2007, 56(3): 1568-1573. doi: 10.7498/aps.56.1568
[11]	赵文济, 孔明, 黄碧龙, 李戈扬. SiO2的赝晶化及AlN/SiO2纳米多层膜的超硬效应. , 2007, 56(3): 1574-1580. doi: 10.7498/aps.56.1574
[12]	赵文济, 董云杉, 岳建岭, 李戈扬. Si3N4的晶体化和ZrN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应. , 2007, 56(1): 459-464. doi: 10.7498/aps.56.459
[13]	周耐根, 周浪, 杜丹旭. 面心立方晶体外延膜沉积生长中失配位错的结构与形成过程. , 2006, 55(1): 372-377. doi: 10.7498/aps.55.372
[14]	刘艳, 董云杉, 岳建岭, 李戈扬. 反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应. , 2006, 55(11): 6013-6019. doi: 10.7498/aps.55.6013
[15]	孔明, 魏仑, 董云杉, 李戈扬. TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应. , 2006, 55(2): 770-775. doi: 10.7498/aps.55.770
[16]	孔明, 胡晓萍, 董云杉, 李戈扬, 顾明元. Ti-Si-N复合膜的界面相研究. , 2005, 54(8): 3774-3779. doi: 10.7498/aps.54.3774
[17]	魏仑, 梅芳华, 邵楠, 李戈扬, 李建国. TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应. , 2005, 54(4): 1742-1748. doi: 10.7498/aps.54.1742
[18]	劳技军, 孔明, 张惠娟, 李戈扬. TiN/SiC纳米多层膜的生长结构与力学性能. , 2004, 53(6): 1961-1966. doi: 10.7498/aps.53.1961
[19]	劳技军, 胡晓萍, 虞晓江, 李戈扬, 顾明元. AlN在AlN/VN纳米多层膜中的相转变及其对薄膜力学性能的影响. , 2003, 52(9): 2259-2263. doi: 10.7498/aps.52.2259
[20]	叶健松, 胡晓君. 超薄膜外延生长的Monte Carlo模拟. , 2002, 51(5): 1108-1112. doi: 10.7498/aps.51.1108

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Superhardness effect of TaN/TiN and NbN/TiN nanostructure multilayers and its mechanism

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(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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