Стехиометрия, фазовый состав и свойства сверхтвердых наноструктурных пленок Ti−Hf−Si−N, полученные с помощью вакуумно-дугового источника в высокочастотном разряде

Abstract

Получены сверхтвердые наноструктурные покрытия (пленки) на основе Ti−Hf−Si−N с высокими физико-механическими свойствами. С помощью ядерных и атомно-физических методов анализа RBS, SIMS, GT-MS, SEM с EDXS, XRD и наноиндентирования были исследованы элементный, фазовый состав и морфология этих пленок в зависимости от подаваемого на них потенциала смещения на подложку и давления в камере. Обнаружено, что при уменьшении размера нанозерен nc-(Ti,Hf)N от 6.7 до 5 nm и формировании -Si3N4 (аморфной или квазиаморфной фазы как прослойки между нанозернами) возрастает нанотвердость от 42.7 до 48.4−1.6 GPa, однако дальнейшее уменьшение размера кристаллитов (Ti,Hf)N до 4.0 приводит к незначительному уменьшению твердости. Определена стехиометрия состава пленки, которая изменяется от (Ti25−Hf12.5−Si12.5)N50 до композиции (Ti28−Hf18−Si9)N45, также изменяется значение параметра решетки твердого раствора (Ti,Hf)N.