3.4. Механические свойства
Механические свойства наноструктурных пленок хорошо охарактеризованы (I), твердость H , (II) эффективный модуль Юнга E * = E / (1-ν 2 ) и (III) упругого восстановления W электронной . Эти величины могут быть оценены с погрузке / разгрузке кривыми измеряется микротвердость тестер FISCHERSCOPE H 100. Измеренные значения H и E * позволяют рассчитать соотношение H 3 / E * 2 , который дает информацию о сопротивление пленки к пластической деформации [29] . Это сопротивление тем выше, чем выше коэффициент H 3 / E * 2 есть. Вероятность пластической деформации уменьшается в материалах с высокой твердости и низкого модуля Юнга. В общем, низкий модуль желательно, так как позволяет данному распределить нагрузку по более широкой области.
Взаимосвязи между H , E * W электронной и H 3 / E * 2 для Zr-Cu-N и Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) и высокой (~ 50 ат. %) содержанием Ti, распыленных в различных условиях осаждения, приведены в рис. 9 и рис. 10 . В то время как на рис. 9 сравнивает Zr-Cu-N и Zr-Ti-Cu-N фильмы распыленных в U с = U П и Т с = RT , рис. 10 сравниваются Zr-Ti-Cu-N пленок с низким и высоким содержанием Ti, но распыленных в U с = -100 В, я с = 1 мА / см 2 и двух значениях T с = 300 и 500 ° C.Из этих цифр видно, что
1
Существует никаких существенных различий в механических свойствах Zr-Cu-N и Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) Содержанием Ti, когда они выбиваются на неотапливаемом подложки состоялась в плавающий потенциал ( рис. 9 ).
2
Сверхтвердые (⩾ 40 ГПа) Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) Содержанием Ti, распыленных вU с = -100 В, я с = 1 мА / см 2 и Т с = 500 ° C, проявляют более высокую (I) сопротивления пластической деформации и (II) упругого восстановления W электронной . Такое поведение связано с тем, что пленки с низкой (~ 15 ат.%) Содержанием Ti проявляют несколько более высокие значения H и более низкие значения E * по сравнению с пленками с высокой (~ 50 ат.%) содержанием Ti .
Рис. 9. Зависимости (а) H = F ( E *), (б) H 3 / E * 2 = F ( H ) и (с) W электронной = F ( H 3 / E * 2 ) для Zr -Cu-N и Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) содержанием Ti распыленных в U с = U П , Т с = RT , р Т = 0,7 Па и различных значений р N 2 . H , E * W электронной измеряли при нагрузке 20 мН алмазов Vicker в индентора. Здесь, E * = E / (1-ν2 ) является эффективным модулем Юнга и ν является коэффициент Пуассона.
Рисунок варианты
Рис. 10. Зависимости (а) H = F ( E *), (б) H 3 / E * 2 = F ( H ) и (с) W электронной = F ( H 3 / E * 2 ) для Zr- Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) и высокой (~ 50 ат.%) Ti содержание распыленных в U с = -100 В, я с = 1 мА / см 2 , два значения Т с = 300 и 500 ° С, р Т = 0,7 Па и различных значений р N 2 . H , E * W электронной измеряли при нагрузке 20 мН алмазов Vicker в индентора.
Рисунок варианты
Эти измерения вместе с шоу структурного анализа, что добавление Ti в Zr-Cu-N фильмах играет две важные роли. Добавление Ti изменений (I) химический состав пленки и (II) структуры пленки (размер зерен и их ориентация). Оба эти эффекта влиять на физические и химические свойства, а затем механического поведения распыленных фильмов. Дальнейшего изучения, однако, необходимы, чтобы полностью понять корреляции между структуры, химического состава и механических свойств Zr-Ti-Cu-N фильмы и освоить производство этих фильмов с заданными свойствами.