随着现代微电机材料科学的发展，试样的尺寸也越来越小，近几年纳米压痕法主要通过计算机控制载荷的连续变化，并在线监测压深量。由于施加的是超低载荷，加上监测传感器具有优于1nm的位移分辨率，可以获取小到纳米级别的压痕，适用于超薄层材料性能的测试。

1。3。2纳米压痕对薄膜室温蠕变的研究状况

1。4本论文的选题意义

近年来，薄膜的研究和开发为电子光学和磁电子学等新兴交叉学科的发展提供了材料基础，满足现代化生产需求，为器件微型化和集成化提供良好的条件。在一定载荷的作用下，室温时的金属薄膜将发生蠕变，严重影响某些器械的性能，而且一些电子器械以及微电子机械蠕变性能的好坏往往是影响失效行为的主要原因，因此，研究并获取金属薄膜材料的蠕变参数是一项极其重要也是非常有意义的工作。

近年来，制造业取得突飞猛进的发展，在国民经济中的地位也越来越突出。伴随着制造业的不断发展，金属切削工业也得到快速发展，尤其是高速切削和干式切削工艺的出现，对于刀具的要求也变得更加严格。为此，人们迫切需要寻找到相应的高硬度、韧性和耐磨性的薄膜材料，以此来保护刀具，减少刀具的磨损，延长切削刀具的寿命。文献综述

在高速钢和硬质合金等刀具表面涂覆Ti和TiC等硬质薄膜可以大大提高其耐磨性，但此类薄膜存在高温氧化较差，韧性较低等不足。W作为一种耐高温材料，具有高熔点和高的硬度，WN薄膜在高温下在表面处容易生成马格内力相的氧化物WO3,不仅提高了薄膜抗高温能力，使其摩擦因数降低，能够更好的保护刀具。但在长期热应力作用下，WN薄膜将发生再结晶现象，导致薄膜失效。Mo同样作为一种耐高温材料，与W结合形成化合物，其熔点、硬度、耐磨性均较两者单独存在时高。因此，往WN中掺杂一定含量的Mo将有望形成更加稳定，高硬度，低摩擦系数，耐高温的复合薄膜。

材料的室温蠕变将严重影响材料的性能，甚至使各项性能遭到急剧破坏，即破坏材料内部稳定性，降低摩擦系数等。在纳米压痕技术高度发展的今天，有关室温蠕变的研究得到了很大的发展。因此，在研究WN薄膜掺杂一定量W，形成性能良好的WMoN复合材料时，研究WMoN复合材料室温蠕变速率将为此材料的研发提供重要的依据。

第二章 薄膜的制备与表征方法

2。1 薄膜的制备方法

2。1。1 薄膜的制备方法

伴随工业发展，对于薄膜性能的要求也越来越高，传统制备薄膜的方法所获得薄膜已不能满足人们要求。为此人们研究出了各种各样的制备薄膜的方法。当下主要采用制备薄膜的方法主要有物理气相沉积法（PVD）和化学气象沉积法（CVD）。下面对这几种方法做简要介绍：

（1）物理气相沉积法：将金属、合金或化合物放在一定真空室中蒸发（或称溅射）,获得可以定向移动的原子或分子，通过适当操作使这些气相原子或分子在一定条件下沉积在工件表面上。通过这样方法获得薄膜的工艺称为物理气相沉积[17]。其过程主要包括三个阶段：首先将粒子从原材料中发射出，其次粒子的传输过程，最后粒子沉积到基底上形成薄膜。

磁控溅射法是物理沉积中最典型的一种。以下对于磁控溅射工作原理进行介绍：磁控溅射系统是由最初基体的二级溅射系统逐渐发展演化而来而来。磁控溅射系统在阴极靶材的背后通过固定设备施加强力磁场，并在真空室中充入惰性气体（Ar）。在高压作用下，稀薄的氩气发生辉光放电，Ar原子分解成带正电的Ar+离子和带负电的电子。在电子快速飞向基片过程中，由于受垂直磁场的作用电子运动路径发生偏转，并逐渐被束缚在靠近基片表面上方回旋。在该过程中，回旋的电子不断与Ar发生碰撞，产生更多的电子和Ar+电离，提高电子利用率。最后该区内Ar离子密度不断增加，电子经过碰撞转移能量，使得运动速度不断减小，最终落到基片或靶源阳极上，而Ar+则在高压作用下飞向阴极，撞击靶材。靶材原子接受Ar+能量后，变成活泼原子或分子，脱离原晶格束缚，呈中性原子溅出靶材表面，飞向基片、吸附、沉积，不断的累积，通过物理结合或一定的化学反应，最终在基片上形成具有一定后的薄膜。