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Si元素含量对ZrN基薄膜的摩擦磨损性能的研究(3)

时间:2022-04-28 20:47来源:毕业论文
(4)密度。一般的来讲,体原料的密度会比薄膜密度大。 (5)时效变化。制成薄膜之后,薄膜的一些性质会跟着时间的推移而发生改变;等一定时间过去

(4)密度。一般的来讲,体原料的密度会比薄膜密度大。

(5)时效变化。制成薄膜之后,薄膜的一些性质会跟着时间的推移而发生改变;等一定时间过去后或在高温条件下放置一段时间之后,这种变化会趋向平稳。

绝大多数的固体材料都可以被制做成薄膜,因为薄膜很薄,通常情况下只有几十纳米到微米级,所以要基底的支撑。薄膜和基底是连接紧密的,薄膜生长在基底上,彼此之间互相作用,薄膜中的一面附着在基底材料上,会受到约束从而出现内应力。薄膜极为重要的固有特征就是附着力和内应力,附着力与内应力的具体大小不仅仅和薄膜,基底的本质有关,还由制膜的工艺条件所决定。在单晶的基底上可以成长外延薄膜,在硬质合金和高速钢的表面上可以生长出硬质薄膜。

对于气相生长薄膜的形成,其大致上可分成形核和生长两个过程。当基材的表面成功吸附外来原子之后,相近的原子之间的距离缩小,被吸附到表面的原子在扩散在基底表面,相互产生作用,吸附原子会变得有序化,随后生成亚稳状态的临界核,然后核长大,形成了岛或者迷津的结构。岛的扩展接合会形成了连续膜,岛的接合过程中,岛会发生移动及转动,用来调整岛与岛之间的结晶方向。

临界核所含原子的数量,即临界核的尺寸,由原子间,原子与基底间的键能所决定,并且会因为薄膜制备方法的不同而受到影响,正常下只拥有2~3个原子。临界核其形态的二维三维的差别,会决定薄膜的成长模式。

薄膜一般有三种不一样的长大模式:

(1)岛状生长。通常的物理气相沉积属于岛状长大模式。这种生长模式一开始会在基材上生成临界核,跟着原子的不停的沉积,核在三维方向上生长,核变大且长高,成为岛状,并且还会呈现新的核继续的生长成为岛状。基材上的岛不停的长大之时,岛与岛会互相关联,组成岛之间的连接通道。在原子不停的沉积下,通道之间会发生横方向上的链接,组成连接起来的薄膜。这样形成的薄膜的特点是表面升沉很大,并且表面粗大。

(2)层状生长。覆盖度如果不大于1时候,会出现部分分立的且由单分子层所构成的临界核在基材上,当沉积再进行下去就会生成连续不断的单分子层,随后就在上述层膜上再次生成单分子层的粒子。覆盖率如果大于2的时候,会有两个分子层生出,同时还会出现分立的单分子层粒子在连续层之上。随着沉积的进行,如上述的单分子层一段一段的生成,成为有厚度的连续薄膜。

(3)层状加岛状生长。原子沉积不断的增长,不仅会生成单分子,同时会在连续层上生成岛。

    原子动能,蒸积速率,表面迁移率,粘附系数等等这些都会影响薄膜生成过程。这些不服都会影响到薄膜的生成的各方各面,使得形成的薄膜的许多不同。

薄膜的种类很多:

(1)从成分不同来分类,有金属,陶瓷,合金,半导体及其他高分子材料等,有的对于材料的纯度,化合物的构成,合金的比例有着很高的限制。

(2)从膜的结构分类,分为多晶,单晶,非晶态,超晶格,向着特定的方向选取向的,外延生成等等。

(3)从表面形态分类,有些材料对于表面起伏有着很高的要求。

(4)从尺寸上分类,几纳米至几微米的厚度上的差异,长度上也有从纳米到上万米的差异,一部分要求的是材料表面的尺码稳定,一部分要求对于厚度的严格掌控,偏差要小。

还有一种分类方法是按用途来划分:

(1)光学薄膜。包括反射膜,分光膜,增透膜,偏光膜,光记忆膜等。 Si元素含量对ZrN基薄膜的摩擦磨损性能的研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_93203.html

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