硼硅玻璃表面磁控溅射TiAlN/SiN复合膜的结构及高温氧化性能

发布时间：2024-02-19 23:01

　　凭借丰富的色彩和低廉的价格,硼硅玻璃表面沉积薄膜部分代替微晶玻璃这一理念有望在家电领域实现。利用工业化连续腔室磁控溅射设备,采用Ti和Al原子比为1:1的大型平面合金靶材和柱状纯硅靶,在氮气和氩气气氛下,通过调控工艺参数在硼硅玻璃表面沉积出黑色的TiAlN,而后传送至后续腔室在TiAlN薄膜表面进行透明Si N保护层的沉积,用以保证TiAlN层在高温氧化的情况下保持黑色不变。利用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、透射电镜、纳米压痕仪等手段进行分析。结果显示,TiAlN/SiN复合膜中,内部柱状晶结构的TiAlN层厚度约为300 nm,外部非晶结构的SiN厚度110 nm至260 nm不等,厚度随沉积时间非线性增加。TiAlN及SiN薄膜结构致密,Ti Al N层主要沿(111)晶向生长,同时含有(220)、(222)、(200)相。高温氧化后TiAlN(111)相减弱,表面有孔隙生成,氧化温度在700°C,薄膜表面有Al2O3和Ti O2生成。硼硅玻璃表面沉积TiAlN/SiN复合膜在600°C高温氧化后保持黑色不变,当氧化温度达到700°C的时候,薄膜颜色开始发生变化,表面...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 微晶玻璃及特种硼硅玻璃的比较
        1.2.1 微晶玻璃
        1.2.2 特种硼硅玻璃
    1.3 镀膜方法
        1.3.1 化学气相沉积(CVD)
        1.3.2 物理气相沉积(PVD)
    1.4 TiAlN及SiN薄膜在高温下的氧化
    1.5 研究意义
第二章 实验与方法
    2.1 磁控溅射设备
    2.2 薄膜制备
        2.2.1 TiAlN薄膜的制备
        2.2.2 TiAlN/SiN复合薄膜的制备
        2.2.3 薄膜的高温氧化
    2.3 检测及分析方法
        2.3.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 多晶X射线衍射仪(XRD)
        2.3.3 多功能X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.4 纳米压痕测试仪
        2.3.5 划痕测试仪
        2.3.6 透射显微电镜
第三章 TiAlN及TiAlN/SiN复合膜的结构
    3.1 TiAlN薄膜设计
    3.2 TiAlN及Ti AlN/SiN复合膜的微观形貌
        3.2.1 TiAlN薄膜形貌观察
        3.2.2 TiAlN/SiN复合膜形貌观察
    3.3 薄膜成分及化学价态
        3.3.1 TiAlN薄膜成分及价态解析
        3.3.2 TiAlN/SiN薄膜成分及价态解析
    3.4 薄膜的TEM形貌及相结构
    3.5 本章小结
第四章 TiAlN及TiAlN/SiN复合膜的高温氧化性能
    4.1 薄膜高温氧化前后形貌
        4.1.1 TiAlN单层膜高温氧化后形貌
        4.1.2 TiAlN/SiN复合膜高温氧化后形貌
    4.2 薄膜成分及化学价态
        4.2.1 TiAlN高温氧化成分及价态
        4.2.2 TiAlN/SiN高温氧化成分及价态
    4.3 薄膜的TEM形貌及相结构
    4.4 本章小结
第五章 TiAlN/SiN复合膜的力学性能
    5.1 薄膜高温氧化对硬度的影响
    5.2 薄膜高温氧化对结合力的影响
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及获奖情况
致谢



本文编号：3903457