文摘
Zr-Al-Ni-Cu薄膜是由射频溅射沉积的方法在低衬底温度使用三种类型的目标:大部分金属玻璃目标(bmg目标),结晶大部分金属玻璃目标(c-BMG目标),和一个元素组成的复合目标每个锆、铝、镍片,铜盘。XRD资料准备的电影当使用这些目标表明,所有的电影表现出非晶态结构。同时利用XRD的电影——和c-BMG目标显示广泛的峰值一样的学位bmg目标指示无定形结构,使用元素的电影综合目标显示广泛的峰值学位,高于后者的材料。由于在不同温度下退火的电影为900秒,这部电影使用BMG目标显示结晶温度为748 K,高于BMG 723 K,而其他电影较低结晶温度低于723 K。XRD资料也表明,结晶化合物BMG的电影不同于目标。
1。介绍
金属玻璃有良好的机械性能,明显不同于有机玻璃(1- - - - - -5尤其是],粉末冶金过程更有用的准备大规模批量金属玻璃(BMG)材料6,7]。BMG显示了一个高耐腐蚀由于晶界的缺失8]。因此,金属玻璃膜是一种很有前途的候选人为合适的表面处理提高抵抗力差的耐腐蚀材料,如铝、钛、镁合金。在这项研究中,试图形成金属玻璃是由射频planar-magnetron溅射薄膜。glass-forming能力上的先前的研究,进行了(9- - - - - -11),导致的超塑性变形Zr-based批量金属玻璃。在这项研究中,大部分金属玻璃(BMG) glass-forming能力高的12)被选为目标。此外,元素组成的复合目标每个纯锆、铝、镍和铜被低级目标相比,BMG的目标。结构、组成和结晶温度的电影沉积BMG和复合目标是调查目标。
2。实验
Zr-Al-Cu-Ni电影被13.56 MHz射频planar-magnetron溅射沉积(13]。四种目标准备如下:(i)bmg目标磁盘标本和74毫米直径四分板组成BMG;(2)c-BMG目标,这是上面的bmg目标在773 K退火后900秒在氩气氛围;(3)Zr-Al-Ni-Cu元素组成的复合目标锆、镍、铝芯片设置在一个铜盘;(iv) Zr-Al-Cu元素组成的复合目标锆、Al芯片铜磁盘。铜的纯度磁盘、锆、镍、铝芯片用于这项研究99.96%,99.2%,99%,和99.999%,分别。溅射室被疏散到不到压力,然后介绍了氩气(纯度99.999%)作为溅射气体室。玻璃基板的广场被放在水冷衬底持有人。在薄膜沉积之前,presputtering是由目标和基质之间放置了快门在目标表面去除污染物。溅射功率、时间和气体压力在这项研究中被固定在一个100 W,分别900秒和1.3 Pa。电影的结构和BMG目标分析x射线衍射(XRD)使用Cu-K辐射(日本岛津公司,xrd - 6100)。气急败坏的电影和BMG目标的构成是由电子探针显微分析波长色散x射线能谱(JEOL jxa - 8600)。为了确定结晶温度的电影,他们在几个退火温度在氮气气氛中使用一个图像炉,并进行XRD分析。
3所示。结果与讨论
图1XRD资料显示bmg和c-BMG材料作为目标。XRD概要文件的bmg目标显示一个非常广泛的峰值度指示无定形结构,这明显好协议与以前的研究(12]。c-BMG目标退火在773 K显示了尖锐的峰ZrCu,,金属间化合物表明结晶,也同意之前研究的结果(12,14,15]。
(一)
(b)
表1总结了气急败坏的电影当使用BMA材料的厚度和成分的目标和元素组合的版本。电影的厚度0.74 - -0.8m是独立于目标物种。使用BMG目标,这两部电影,无定形和结晶,含有更高的分数的铝和镍相比,BMG原料作为目标。这表明溅射率和/或沉积铝和镍元素包含在BMG目标相比,容易发生Zr和铜元素。在电影中沉积的两种元素组合的目标,更大的铜元素含量比BMG目标。这是因为本研究采用铜盘磁盘,和铜的沉积是加速比其他金属铜板上芯片。因此,仔细调整音量锆、铝,镍铜盘上设置的芯片表面有必要获得所需的溅射薄膜的组成。图2展示了电影的XRD资料表所示1通过使用BMG目标和元素组合的目标。广义的峰值程度在所有电影代表了玻璃衬底的高峰。的XRD概要文件bmg和c-BMG电影表明一个非常广泛的峰值一样的学位bmg目标与一个完全非晶结构。这意味着非晶态结构的电影似乎是几乎一样的结构BMG材料尽管不同的成分。电影的XRD剖面沉积的元素组成的复合目标磁盘含有锆铜基地,基地,倪芯片显示了一个非常广泛的峰值学位,高于使用BMG材料作为气急败坏的目标。当使用一个元素组合的目标Zr-Al-Cu没有倪芯片,沉积膜显示广泛的高峰一样,在采用Zr-Cu-Ni-Al元素组合的目标。这意味着电影元素复合沉积的目标由锆、铝、铜,和没有倪,也表明无定形结构,而电影的结构是不同的,BMG由于成分的显著差异。当应用热处理900秒的723 K以上电影如图2、XRD概要图进行了总结3。XRD BMG的材料通过相同的热处理也显示为参考数据。的结晶温度770 K的结果差示扫描量热法(DSC)分析12),而BMG退火在723 K的XRD概要文件显示一些小山峰结晶所致。的bmg薄膜退火在723 K,然而,展示了一个广阔的峰值没有任何感染高峰造成的结晶程度。其他电影后退火在723 K揭示几个尖锐的峰,对应于他们的结晶现象。,电影由c-BMG沉积的结晶温度和元素组合目标低于723 K。度峰值的电影几乎是相同的,但不同于BMG。这说明电影的结晶机制不同于BMG,和进一步的研究是必要的澄清机理的结晶。XRD的概要在748 K BMG电影和BMG退火900秒如图4。在BMG的案例中,一些尖锐的峰值明显观察到,几乎一样BMG退火在773 K。XRD概要文件的bmg电影退火在748 K表明几个高峰与结晶值的峰值几乎相同的电影退火在723 K沉积c-BMG和元素组合的目标。这意味着的结晶机制bmg电影对应的其他电影,和的结晶温度bmg电影是在723 K和748 K之间,高于BMG材料。
(一)
(b)
4所示。结论
在目前的研究中,Zr-Al-Cu-Ni电影被射频planar-magnetron溅射沉积在玻璃基板设备使用四种目标:bmg和c-BMG目标,和元素组成的复合目标锆、铝、铜、和无镍。电影的结构、组成和结晶温度。这两部电影沉积无定形和结晶BMG目标含有更高的分数的铝和镍比BMG的目标,而这两部电影元素沉积的复合目标有或没有倪包含铜含量较高,相比之下由于使用铜磁盘板。所有的电影BMG和元素沉积的复合目标显示非晶态结构。BMG的电影把目标显示广泛的峰值BMG的学位一样。另一方面,当采用元素综合目标,有或没有镍、XRD概要文件显示广泛的峰值高于BMG程度。尽管c-BMG电影沉积的结晶温度低于723 K和元素综合目标,薄膜沉积的温度BMG目标在723 K和748 K之间,高于BMG材料。
承认
这项工作是财务支持的科研补助金日本促进社会科学。