山西中北大学机电工程学院　　丁雪峰　吴耀金*

铝含量及偏压对磁控溅射氮铝铬薄膜结构及性能的影响

山西中北大学机电工程学院丁雪峰吴耀金*

本文采用反应磁控溅射法在烧结NdFeB表面连续地沉积了一系列不同铝含量的氮铝铬薄膜，使用扫描电镜、纳米压痕仪分别表征了薄膜的形貌和硬度。所制备的薄膜铝含量范围在1～40at.%之间。研究结果表明：铝含量改变了薄膜显微结构的致密性，以至于关系着薄膜硬度。而基底施加合适的负偏压会使薄膜致密、硬度提高。实验中氮铝铬薄膜的获得的最高硬度为24.8Gpa，此时施加的偏压为150V，铝含量为33.29at.%。

磁控溅射；氮铝铬薄膜；铝含量；性能

引言

氮铝铬薄膜可以有多种方法制备，例如阴极弧光离子镀［1］、反应磁控溅射［2］等。为了进一步优化氮铝铬薄膜的性能，许多研究者在改变其化学成分方面做出了大量研究，并取得了长足进步。在铝含量为40～60 at.%时，薄膜的最高硬度在20～55Gpa之间［3-6］。另外一种提高薄膜性能的方法是改变薄膜沉积过程中的参数，如氮气分压、基底负偏压等。有研究表明偏压在0～120V间，可以显著改变薄膜的断裂韧性［1］。Wang［2］等人研究了偏压对氮铝铬薄膜显微结构、硬度、韧性的影响。在施加50～260V偏压时薄膜变得更加致密，同时由于压应力的影响，薄膜硬度由10Gpa增加到26Gpa，韧性由1.67提高到2.02MPa·m1/2。

然而，就目前而言，大部分工作所制备的薄膜都是采用一次制备一种铝含量，通过多次制备不同铝含量的薄膜而对其进行研究，这样使得成分改变具有跳跃性。……