基于稳定固溶体团簇模型的含氮铜合金薄膜

摘要：

目的 制备结构和性能稳定的含氮铜合金薄膜,提高铜合金的硬度.方法 基于稳定固溶体团簇模型在Cu-Ni基合金成分设计方面的研究,进一步利用Nb与N相对较大的负混合焓以及Ni的作用,将N带入Cu中,达到稳定N的目的.采用磁控溅射方法在N2/Ar比为1/30的气氛中制备了Si(100)基Cu-Ni-Nb-N四元合金薄膜和参比样品,并通过电子探针、X射线衍射仪和透射电子显微镜分别分析了薄膜的成分、结构和膜-基界面,采用双电测四探针测量仪和超轻微载荷努氏硬度计测量了薄膜的电阻率和硬度.结果 与Cu(N)薄膜相比,四元合金薄膜具有更好的结构稳定性和更高的硬度.溅射态时,四元薄膜由铜的纳米柱状晶和少量NbN组成,硬度均在5 GPa左右.550℃/1 h退火后,薄膜致密度好,部分N能以NbN化合物的形式稳定存在于薄膜中,大部分薄膜的硬度在3 GPa以上,并且具有较好的导电性.结论 采用稳定固溶体团簇模型选择固氮元素,能够制备出综合性能较好的含氮铜合金薄膜,为其进一步用于铜及其合金的表面改性奠定了基础.

关键词：铜合金、磁控溅射、合金薄膜、团簇模型、硬度、电阻率

所属期刊栏目：49

分类号：TG174.4;TB43(金属学与热处理)

资助基金：大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室开放课题项目KF1803

在线出版日期：2020-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：75-80