脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层膜的变形机理研究

摘要

本文采用纳秒脉冲激光沉积法在单晶硅试样表面制备了调制周期为20nm和200nm的TiN/AlN硬质多层膜,通过有限元模拟和纳米压痕方法研究了调制周期对多层膜的开裂机理的影响。结果表明:调制周期200nm时,载荷致使能量表层积累形成应力集中,一定程度后界面应变梯度劣化促使界面裂纹萌生、扩展。载荷继续增加后,主裂纹沿纵向扩展,其两侧也形成新的应力集中区,原有应力释放。薄膜应力近表层的应力集中超过多层膜的强度极限时,多层膜表层发生开裂。调制周期20nm时,加载诱导应力沿着AlN软膜向多层薄膜内部传递,能量在纵深方向累积储存,直至超过薄膜的屈服极限时,多层膜内部损伤失效。