反应磁控溅射高熵合金薄膜的工艺与表征

为探究在Si(100)上反应磁控溅射制备高熵合金氮化物薄膜的工艺,文中对靶材以及薄膜的微观结构、成分、杨氏模量、硬度等进行了表征,在以AlSiTiVCrNb合金为靶材的真空腔室中通入N2进行反应磁控溅射,制备(AlSiTiVCrNb)N高熵合金薄膜,并与传统硬质薄膜进行对比分析.利用SEM/EDS确定薄膜形貌结构,厚度及表面元素分布,利用XRD对薄膜进行相结构分析,采用纳米压痕测试高熵合金氮化物薄膜的表面硬度及杨氏模量.试验结果表明:高熵合金氮化物薄膜元素含量主要受靶材与溅射产额影响,随着溅射温度,靶功率,负偏压及反应气体通入量的改变薄膜力学性能变化显著;靶材与薄膜均为NaCl型FCC结构,但随工艺参数变化,薄膜的衍射峰出现移动,且出现非晶倾向;薄膜与基底间结合力普遍较高,硬度和杨氏模量随工艺变改化而变,硬度最高可达到37.24 GPa.因而在镀膜过程中通入N2,通过调控工艺参数,可在Si基底表面生成具有较高硬度和结合能力良好的高熵合金氮化物薄膜,为高熵合金及其氮化物薄膜在刀具等多领域中的一系列应用提供试验支持.