反应磁控溅射制备CrN涂层的热稳定性

	反应磁控溅射制备CrN涂层的热稳定性
	金玉花 1; 程融 1,2; 柴利强 2; 张学希 2; 王鹏 2
刊名	表面技术
	2022-06-26
页码	1-12
关键词	CrN涂层反应磁控溅射热稳定性氧化行为释放扩散阻挡
英文摘要	目的研究了真空、大气两种环境下CrN涂层的热稳定性与氧化行为。方法采用反应磁控溅射技术在（100）取向的P型单晶硅基底上制备了CrN涂层。利用真空热脱附谱（TDS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、拉曼光谱（Raman）、x射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）以及加装的能谱仪（EDS）等表征方法研究了在不同温度下涂层的热稳定性与氧化行为。结果在真空退火时，TDS结果表明CrN涂层中的N在664 ℃左右开始释放，在温度达到1000℃时释放结束。而在温度高于900℃时释放速率和释放量开始迅速上升，在温度达到930℃时达到峰值。在加热过程中涂层中CrN相部分转变为Cr_(2)N相，在温度达到1000℃时，完全转变为CrSi_(2)相。在大气环境中，当温度达到700℃时，涂层开始被氧化，涂层表面生成了一层约136nm厚的致密氧化层，同时在氧化层下方生成了一层CrO_(x)N_(1-x)的过渡层，并且涂层也出现了Cr_(2)O_(3)的拉曼峰。当温度达到800℃时，Cr_(2)O_(3)氧化物拉曼峰和衍射峰的数量和强度显著增加，说明涂层表面生成的氧化物的结构由简单变为复杂，并且结晶性增强。此外，氧化物颗粒逐渐长大，氧化层厚度增加，在温度达到850℃时，氧化层厚度达到429 nm。当温度高于700℃时，CrN涂层沿着厚度方向的元素扩散行为是O元素的向内扩散和N、Cr元素的向外扩散，并且释放的N在氧化层下方富集，并没有释放出去。结论CrN涂层在真空中的热稳定性在900 ℃左右，在大气中的热稳定性在700 ℃左右。在大气中致密的Cr_(2)O_(3)氧化层的形成对O元素的向内扩散和N、Cr元素的向外扩散具有很好的阻挡作用。氧化层的这种阻挡作用对涂层的内部起到保护作用，延缓了涂层进一步的氧化和分解，这是CrN涂层热稳定性较好的原因。
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语种	中文
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/158757]
专题	材料科学与工程学院理学院
作者单位	1.兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室; 2.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点试验室
推荐引用方式 GB/T 7714	金玉花,程融,柴利强,等. 反应磁控溅射制备CrN涂层的热稳定性[J]. 表面技术,2022:1-12.
APA	金玉花,程融,柴利强,张学希,&王鹏.(2022).反应磁控溅射制备CrN涂层的热稳定性.表面技术,1-12.
MLA	金玉花,et al."反应磁控溅射制备CrN涂层的热稳定性".表面技术 (2022):1-12.