(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜的微观结构和力学性能研究 被引量：1

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作者 翟晴晴 李伟 +5 位作者 刘平 张柯 马凤仓 刘新宽 陈小红 何代华 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期4142-4147,共6页

采用多靶磁控溅射系统,使用AlCrTiZrNb合金靶和Si靶制备了不同Si_3N_4厚度的(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜,样品基底为单晶硅。通过X射线衍射仪(XRD)、高透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪对样品进行微观组织... 采用多靶磁控溅射系统,使用AlCrTiZrNb合金靶和Si靶制备了不同Si_3N_4厚度的(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜,样品基底为单晶硅。通过X射线衍射仪(XRD)、高透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪对样品进行微观组织的表征和力学性能的测量。实验结果表明,随着Si_3N_4层厚度的增加,样品的结晶度和力学性能均先增加后减小,XRD图谱中出现面心立方相结构。在Si_3N_4层厚度为0.5 nm时,(111)衍射峰强度达到最大值。说明薄膜结晶度最强,薄膜的硬度和弹性模量也达到最高值,分别为30.6,298 GPa。通过对样品的横截面的形貌观察,发现当Si_3N_4层厚度为0.5 nm时,多层膜的多层结构生长良好。在(AlCrTiZrNb)N层的模板作用下,Si_3N_4层从非晶态转变为面心立方结构,与(AlCrTiZrNb)N层之间形成共格外延生长结构,(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜的强化可归因于两调制层之间形成的共格界面。 展开更多

关键词 (alcrtizrnb)n/si3n4纳米多层膜 微观结构 力学性能 共格外延生长

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TiN/Si_3N_4纳米多层膜的生长结构与超硬效应 被引量：13

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作者 胡晓萍 董云杉 +2 位作者 孔明 李戈扬 顾明元 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期263-267,274,共6页

采用磁控溅射方法制备了一系列不同Si3N4和TiN层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,采用X射线衍射、高分辨电子显微分析和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能,研究了Si3N4和TiN层厚对多层膜生长结构和力学性能的影响。结果表明:当Si3N4层厚... 采用磁控溅射方法制备了一系列不同Si3N4和TiN层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,采用X射线衍射、高分辨电子显微分析和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能,研究了Si3N4和TiN层厚对多层膜生长结构和力学性能的影响。结果表明:当Si3N4层厚小于0.7 nm时,原为非晶的Si3N4在TiN的模板作用下晶化并与之形成共格外延生长的柱状晶,使TiN/Si3N4多层膜产生硬度和弹性模量异常升高的超硬效应。最高硬度和弹性模量分别为34.0 GPa和353.5 GPa。当其厚度大于1.3 nm时,Si3N4呈现非晶态,阻断了TiN的外延生长,多层膜的力学性能明显降低。此外,TiN层厚的增加也会对TiN/Si3N4多层膜的生长结构和力学性能造成影响,随着TiN层厚的增加,多层膜的硬度和弹性模量缓慢下降。 展开更多

关键词 Tin/si3n4纳米多层膜 si3n4晶化 外延生长 超硬效应

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TiB_2/Si_3N_4纳米多层膜的制备及其结构和性能分析 被引量：3

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作者 董磊 刘广庆 +3 位作者 孙延东 龚杰 刘孟寅 李德军 《天津师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2010年第1期29-32,共4页

利用超高真空离子束辅助沉积(IBAD)系统,在225℃条件下,制备一系列TiB2/Si3N4纳米多层膜,通过X射线衍射(XRD)仪、表面轮廓仪、原子力显微镜(AFM)和纳米力学测试系统分析该体系合成中调制比对多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:一定... 利用超高真空离子束辅助沉积(IBAD)系统,在225℃条件下,制备一系列TiB2/Si3N4纳米多层膜,通过X射线衍射(XRD)仪、表面轮廓仪、原子力显微镜(AFM)和纳米力学测试系统分析该体系合成中调制比对多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:一定条件下制备的多层膜其纳米硬度值高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制比为15∶1,调制周期为(13±1)nm时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力、弹性模量和膜基结合性能均达到最佳.多层膜机械性能的明显改善与其多层结构和多晶结构存在直接联系.实验证明通过选择合适的个体层材料、厚度以及调制比等条件,制备具有高硬度、低应力和良好膜基结合力的纳米多层膜是可以实现的. 展开更多

关键词 离子束辅助沉积 TiB2/si3n4纳米多层膜 调制比 硬度

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反应溅射HfC/Si_3N_4纳米多层膜的微结构与力学性能 被引量：3

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作者 张晶晶 许辉 +2 位作者 祝新发 李冠群 李戈扬 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期574-578,共5页

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的HfC/Si3N4纳米多层膜,采用X射线光电子能谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构、硬度与弹性模量,研究了Si3N4层厚度变化对纳米多层膜微结构与力学性能的影响。... 通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的HfC/Si3N4纳米多层膜,采用X射线光电子能谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构、硬度与弹性模量,研究了Si3N4层厚度变化对纳米多层膜微结构与力学性能的影响。结果表明,溅射的Si3N4粒子不与C2H2气体反应,因NaCl结构HfC晶体调制层的模板效应,溅射态为非晶的Si3N4层在厚度小于约1 nm时被强制晶化,并与HfC晶体层形成共格外延生长结构,多层膜呈现强烈的(111)择优取向柱状晶,其硬度和弹性模量显著上升,最高值分别达到38.2 GPa和343 GPa。进一步增加Si3N4层的厚度后,Si3N4层转变为以非晶态生长,多层膜的共格外延生长结构受到破坏,其硬度和模量也相应降低。 展开更多

关键词 HfC/si3n4 纳米多层膜 外延生长 超硬效应

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TiN／Si_3N_4纳米晶复合膜的微结构和强化机制 被引量：13

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作者 孔明 赵文济 +2 位作者 乌晓燕 魏仑 李戈扬 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期539-544,共6页

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN／Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN／a-Si3N4模型有很大不同;复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0．5-0．7nm,呈... 采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN／Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN／a-Si3N4模型有很大不同;复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0．5-0．7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面．进一步采用二维结构的TiN／Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约<0．7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应．由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1．0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低．基于以上结果,本文对TiN／Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN／a-Si3N4模型的新解释． 展开更多

关键词 Tin/si3n4纳米晶复合膜 纳米多层膜 界面相 晶体化 超硬效应

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非晶Si_3N_4在ZrN/Si_3N_4多层膜中的赝晶晶化和生长

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作者 刘艳 董云杉 +1 位作者 曾豪 李戈扬 《电子显微学报》 CAS CSCD 2006年第B08期93-94,共2页

关键词 纳米多层膜 si3n4 外延生长 非晶态 ZRn 晶化 模板效应 Tin

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纳米Si_3N_4晶须/PVA杂化膜的制备及性能研究 被引量：1

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作者 陈丽 牛苹苹 +1 位作者 郝文涛 杨文 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期341-345,共5页

文章以氮化硅(Si3N4)纳米晶须为增强材料,聚乙烯醇(PVA)为基体聚合物,制备了纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜,并采用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对杂化膜的力学性能、形态结构以及热性能进行... 文章以氮化硅(Si3N4)纳米晶须为增强材料,聚乙烯醇(PVA)为基体聚合物,制备了纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜,并采用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对杂化膜的力学性能、形态结构以及热性能进行了分析。研究结果表明:PVA杂化膜的力学性能是由2个方面因素共同作用的,即纳米Si3N4晶须具有较好的增强作用;热处理明显地提高了PVA分子间以及PVA分子与纳米Si3N4晶须之间的结合作用力,从而提高了杂化膜的力学性能。该研究结果对于PVA膜结构与性能关系研究有一定的参考价值。 展开更多

关键词 纳米si3n4晶须 聚乙烯醇 杂化膜 力学性能 热处理

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反应溅射Ti-Si-N纳米晶复合薄膜的微结构与力学性能 被引量：3

8

作者 梅芳华 邵楠 +2 位作者 胡晓萍 李戈扬 顾明元 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期267-270,共4页

采用Ar、N2 和SiH4混合气体反应溅射制备了一系列不同Si含量的Ti Si N复合膜 ,用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了复合膜的微结构和力学性能。结果表明 ,通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Ti Si N复合膜。当Si含量... 采用Ar、N2 和SiH4混合气体反应溅射制备了一系列不同Si含量的Ti Si N复合膜 ,用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了复合膜的微结构和力学性能。结果表明 ,通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Ti Si N复合膜。当Si含量为 (4～ 9)at%时 ,复合膜得到强化 ,最高硬度和弹性模量分别为 34 2GPa和 398GPa。进一步增加Si含量 ,复合膜的力学性能逐步降低。微结构研究发现 ,高硬度的Ti Si N复合膜呈现Si3 N4界面相分隔TiN纳米晶的微结构特征 ,其中TiN纳米晶的直径约为 2 0nm ,Si3 N4界面相的厚度小于 1nm。 展开更多

关键词 si3n4 力学性能 反应溅射 纳米晶 高硬度 力学探针 微结构 界面相 复合膜 复合薄膜

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Ti-Si-N纳米晶复合膜微结构的TEM观察 被引量：1

9

作者 董云杉 孔明 李戈扬 《电子显微学报》 CAS CSCD 2005年第4期274-274,共1页

关键词 TI-si-n 复合膜 微结构 纳米晶 TEM观察 si3n4 TIn 超高硬度 薄膜硬度

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Zr-Si-N纳米晶复合膜的生长结构 被引量：1

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作者 孔明 董云杉 李戈扬 《电子显微学报》 CAS CSCD 2005年第4期262-262,共1页

关键词 复合膜 纳米晶 生长结构 TI-si-n 综合力学性能 TIn薄膜 微结构模型 固溶强化 si3n4

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磁控溅射技术制备硅纳米晶多层膜及微观结构表征

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作者 赵志明 马二云 +7 位作者 张晓静 田亚萍 屈直 丁宇 曹智睿 白力静 张国君 蒋百灵 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期732-735,共4页

在室温下,分别利用常规磁控溅射和反应磁控溅射技术交替沉积Si薄膜和Si1-xNx薄膜在单晶硅基体上制备了Si/Si1-xNx纳米多层膜。接下来,在高温下对Si/Si1-xNx多层膜进行退火诱发各层中形成硅纳米晶。研究了Si1-xNx层厚度和N2流量沉积对Si/... 在室温下,分别利用常规磁控溅射和反应磁控溅射技术交替沉积Si薄膜和Si1-xNx薄膜在单晶硅基体上制备了Si/Si1-xNx纳米多层膜。接下来,在高温下对Si/Si1-xNx多层膜进行退火诱发各层中形成硅纳米晶。研究了Si1-xNx层厚度和N2流量沉积对Si/Si1-xNx多层膜中Si量子点形成的影响。TEM检测结果表明,N2流量为2.5mL/min时沉积的多层膜退火后形成了尺寸为20～30nm的等轴Si3N4纳米晶;N2流量为5.0mL/min时沉积的多层膜退火后在Si层和Si1-xNx多层中均形成了硅纳米晶,而在7.5mL/min N2流量下沉积的Si/Si1-xNx多层膜退火后仅在Si层中形成了硅纳米晶。 展开更多

关键词 磁控溅射技术 si/si1-xnx多层膜 si纳米晶 si3n4纳米晶 TEM

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实现组件PID合格的工艺研究

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作者 李吉 魏红军 +2 位作者 严金梅 张进臣 王尚鑫 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期774-776,共3页

主要研究了用在管式PECVD沉积SiO_2-Si_3N_4叠层钝化膜对电池片效率及组件PID的影响。叠层钝化膜可以通过管式PECVD工艺一次性完成。沉积SiO_2-Si_3N_4叠层膜与常规Si_3N_4膜进行对比,电池片效率可以提升0.07%,其中短路电流和开路电压... 主要研究了用在管式PECVD沉积SiO_2-Si_3N_4叠层钝化膜对电池片效率及组件PID的影响。叠层钝化膜可以通过管式PECVD工艺一次性完成。沉积SiO_2-Si_3N_4叠层膜与常规Si_3N_4膜进行对比,电池片效率可以提升0.07%,其中短路电流和开路电压提升明显。沉积SiO_2-Si_3N_4叠层膜电池的组件可以实现PID合格。 展开更多

关键词 管式PECVD siO2/si3n4叠层膜 PID

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