3.3. Структура сверхтвердых фильмов

Как было сказано выше, существует сильная корреляция между твердостью пленки и ее структура.Точно так же, как и в других системах, например, Zr-Cu-N [14] , Ti-Al-N [20] , Zr-Ni-N [15] , Al-Cu-N [21] , и Al-Si-Cu- N [22] , сверхтвердых Zr-Ti-Cu-N фильмы с той же твердостью H также может иметь различные рентгеновские структуры.

В качестве примера, мы будем анализировать сверхтвердых Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) Содержанием Ti, см. рис. 2 б. Сверхтвердых фильмы с примерно одинаковой твердостью H (~ 50 ГПа) в этот показатель обозначаются буквами A, B, C и D. Эти фильмы отличаются (Я) по меньшей мере два или более рентгеновских рефлексов, и (II ) непрерывное изменение их структуры с (Zr, Ti) N (1 1 1) преимущественная ориентация (фильм) через (Zr, Ti) N (2 0 0) преимущественной ориентацией (фильм C) в нанокристаллической структурой характеризуются четырьмя широкими , низкой интенсивности (Zr, Ti) N (1 1 1), (Zr, Ti) N (2 0 0), (Zr, Ti) N (2 2 0) и (Zr, Ti) N (3 1 1 ) отражениями (пленка D) с р _N 2увеличилась с 0,03 до 0,15 Па сверхтвердых фильмы состоят из смеси мелких зерен ( табл. 1 ), которые отличаются по своей кристаллографической ориентации. Сверхтвердых Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (⩽ 10 в.%) Содержанием Ti состоит из смеси зерен из того же материала, т.е. одна фаза (Zr, Ti) N х зерна. То же самое справедливо и для сверхтвердых Zr-Ti-Cu-N пленок с более высоким (> 10 ат.%) Ti содержание.

Таблица 1. Параметры процесса, твердость H , размер зерна L _C и микродеформации E _г из сверхтвердых Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (⩽ 15 ат.%) содержанием Ti реактивного распыления на I _г = 1, U _с = -100 В, я _с = 1,0 мА / см ² , Т _с = 500 ° C, P _T = 0,7 Па и различных значений р _N 2

Фильм	H	р N 2	D	L С	E г	х	E пи	т д
	(ГПа)	(Pa)	(Мкм / мин)	(Нм)		N / (Zr + Ti)	(МДж / см 3 )	(Мин)
A	51,3	0,03	0,057	20	0,008	0,994	1,05	50
Си	50,2	0,05	0,031	16	0,012	0,999	1,93	95
C	52,1	0,10	0,029	7	0,017	0,897	2,07	100
Ре	49,4	0,15	0,021	7	0,017	0,852	2,85	140

Размер зерна L _с и микродеформации E _г оценивались по уширению рентгеновских отражений линии с максимальной интенсивностью использования Scherrer формуле [30] .

Таблица вариантов

Тот факт, что сверхтвердость может происходить и в материалах, которые состоят из смеси зерен из того же материала, но разной ориентации кристаллографических позволяет объяснить природу повышенной твердостью однофазных наноструктурных материалов, которые в настоящее время до достижения вдвое или даже более высокую твердость, чем соответствующие сыпучих материалов.

Твердость пленок, однако, под влиянием сжатия макронапряжение σ генерируется в фильме во время его роста, тоже. Это указывает на смещение угла 2θ рентгеновской отражение в более низких значений по сравнению с 2θ ₀ соответствует стандартным порошком, см. рис. 1 . Этот сдвиг уменьшается с уменьшением интенсивности рентгеновского отражения линий и их расширения, т. е. с уменьшением размера зерна. Такая структура пленок может быть достигнуто в том случае, когда содержание азота в фильме возрастает ( рис. 1 ). В связи с десорбцией N из фильмов распыленного при более высоких значениях T _с более высокие значения P _N 2 должны быть использованы для формирования пленок с небольшим (⩽ 10 нм) зерна. Эксперименты, проведенные с другими наноструктурированных систем, например, Al-Cu-N фильмы [21] , показывают, что пленки состоят из мелких зерен обладают низкой макронапряжение σ.