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传统和等离子体增强磁控溅射CrVN薄膜的对比研究

传统磁控溅射；等离子体增强磁控溅射；CrVN薄膜；V含量；结构和性能

目的 对比研究V含量对传统磁控溅射（CMS）和等离子体增强磁控溅射（PEMS）制备CrVN薄膜结构和性能的影响规律。方法 采用传统磁控溅射和等离子体增强磁控溅射技术，通过控制Cr靶和V靶的功率制备两类V含量不同的CrVN薄膜。利用X射线衍射仪测定薄膜的相结构，通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面和截面形貌，并测量薄膜的厚度；采用能谱仪分析薄膜的化学成分；利用纳米压痕仪测量薄膜的硬度和杨氏模量。结果 随着V含量的升高，两类CrVN薄膜的沉积速率均先上升后逐渐降低。随着V含量的升高，CMS-CrVN薄膜的相结构由FCC-Cr(V)N和BCC-Cr的混合相转变为FCC-Cr(V)N和FCC-VN_0.81的混合相；V含量对PEMS-CrVN薄膜的相结构无影响，均表现为FCC-Cr(V)N；CMS和PEMS制备的CrVN薄膜主要沿（111）和（200）晶面择优生长。随着V含量的升高，CMS-CrVN薄膜的致密度先升高后逐渐降低，薄膜疏松多孔，表现为粗大的柱状晶结构；V含量对PEMS-CrVN薄膜的微观结构影响不大，均为致密的柱状晶。随着V含量的升高，CMS-CrVN薄膜的硬度和杨氏模量先升高后逐渐降低，PEMS-CrVN薄膜的硬度和杨氏模量先降低后基本不变。结论 V含量对CMS和PEMS制备的CrVN薄膜的相结构、微观结构和力学性能的影响规律不同。PEMS-CrVN薄膜的结构更加致密，其力学性能显著优于CMS-CrVN薄膜。