磁控溅射AlN/Cu纳米复合涂层的性能研究

采用双靶反应磁控溅射方法制备了Cu含量不同的AlN/Cu纳米复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、纳米压痕、X射线光电子能谱(XPS)等方法观察和分析了涂层的结构、力学性能以及内部化学结合状态。XRD结果表明所有涂层中的AlN均为(002)择优取向的六方纤锌矿结构,Cu含量≥4.7%原子比涂层中可以观察到Cu(111)峰的存在。纳米压痕结果表明:Cu含量的多少影响涂层的力学性能,如硬度H、弹性模量E。Cu含量为17.0%时,H=27.3 GPa、E=264.9 GPa,H/E=0.103;随着压入深度从80 nm增加至250 nm,弹性回复值从78.2%降至67.9%。XPS分析表明:对于17.0%Cu含量的涂层而言,电子结合能位于73.5,932.3和933.4 eV处的峰分别对应着Al-N键、Cu-Cu键和Cu-Al键。Cu-Al键的存在说明AlN相与Cu相在两相界面处存在一定的相互化学作用。