磁控溅射制备纳米晶

纳米晶体种类及其制备技术进展摘要本文主要介绍了纳米晶体种类及其制备技术进展情况。

从总体和实例两部分，结合最近一段时间内国内外的研究进展，阐明了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体、药物纳米晶体和一些其他纳米晶体的特征属性及制备方法，并对它们的性能做了简单的介绍。

纳米晶体有许多独特优异的性能，这些性能在实际应用方面存在巨大的潜力。

因此，本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍。

随着纳米晶体制备技术的发展，纳米晶体的应用会更加广泛。

同时，本文也注意到，人们对纳米晶体材料的认识还处于实验驱动认识的阶段，还有很多领域有待开拓。

随着人们对纳米晶体认识的不断深入，纳米晶体材料的研究将向着多元化的方向发展。

第一章引言纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1～100nm之间的材料，是纳米科学的一个重要的发展方向。

纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。

由于纳米材料的纳米尺寸效应，使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能，例如光学性、电导性、抗腐蚀性等，因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。

但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应，使其能量高于平衡态，表面上原子数增多，具有较高的表面能，使得这些表面原子具有较高的活性，非常不稳定。

满足一定激活条件时，就会释放出过剩自由能，粒子长大，从而也将失去纳米材料所具有的特性，使块状纳米材料的制备产生困难。

而纳米晶体由于晶界数量增加，使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善[1]。

纳米晶体材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级的固态材料。

由于极细的晶粒，以及大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米晶体材料与同组成的微米晶体材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。

本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。

《磁控溅射制备非混溶系纳米晶Cu-Ta、Cu-Nb薄膜及其性能研究》篇一一、引言随着现代科技的快速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。

其中，非混溶系纳米晶薄膜因其优异的力学、电学及磁学性能，在微电子、传感器、磁存储等领域具有广泛的应用前景。

磁控溅射技术作为一种成熟的薄膜制备方法，具有制备过程简单、薄膜质量高、成分可控等优点，被广泛应用于制备非混溶系纳米晶薄膜。

本文将重点研究磁控溅射法制备的Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜的性能。

二、实验方法1. 材料选择与制备本实验采用磁控溅射法，选用高纯度的Cu、Ta和Nb靶材作为溅射源。

通过调整溅射功率、气氛压强、基底温度等参数，制备出不同成分比例的Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜。

2. 薄膜性能表征利用X射线衍射（XRD）分析薄膜的晶体结构；使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察薄膜的形貌和微观结构；利用四探针法测量薄膜的电导率；使用维氏硬度计测试薄膜的硬度；利用磁学测量系统分析薄膜的磁性能。

三、实验结果与讨论1. 薄膜结构与形貌XRD结果表明，通过磁控溅射法制备的Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜具有较高的结晶度。

SEM和TEM观察显示，薄膜表面平整，晶粒尺寸均匀，无明显缺陷。

2. 电学性能四探针法测量结果表明，Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜具有较高的电导率，且随着Ta或Nb含量的增加，电导率呈现一定的变化趋势。

这主要归因于薄膜中金属元素的电子结构和化学键合方式的改变。

3. 力学性能维氏硬度计测试结果显示，磁控溅射法制备的Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜具有较高的硬度，且硬度随成分比例的变化而变化。

这主要归因于薄膜中金属元素的原子间结合力和晶格结构的差异。

4. 磁学性能磁学测量系统分析表明，Cu-Ta和Cu-Nb非混溶系纳米晶薄膜在室温下具有较好的磁性能，如高饱和磁化强度、低矫顽力等。

磁控溅射法制备纳米铜膜及其电学性能研究刘飞;朱昊;张勋泽;朴祥秀【摘要】实验通过控制镀膜温度、功率、压力和时间的工艺条件,采用磁控溅射法在玻璃基板表面沉积纳米Cu膜,利用XRD、SEM和四探针测试议测试分析研究了其晶体结构、形貌结构和电阻率.结果表明:随着镀膜温度的升高,薄膜内部晶界增多,导电性能基本无差异,膜层均匀性变好.镀膜功率与晶粒尺寸两者之间呈正线性关系.与之相反,随着镀膜压力的增加,晶粒尺寸有轻微减小趋势.镀膜功率和压力与膜层均匀性都成非线性关系.随着镀膜时间的增加,膜厚与之成线性关系增加,晶粒尺寸基本不变,电阻率有减小趋势.镀膜温度、功率、压力和时间对成膜择优取向无显著影响.%Nano copper ( Cu) films were prepared on glass substrates by using magnetron sputtering method. Different mor-phologies and properties can be got differ from deposition conditions (such as temperature, power, pressure and time). The films were investigated by X-ray diffraction ( XRD) , scanning electron microscopy ( SEM) , and four-point probe conductivity measure-ment (4P). The results show that, with increasing of temperature, the grain boundary is increased and the film uniformity is im-proved, but little change with conductivity. And the power is positively linearly related to grain size. On the contrary, the pressure is negatively liner to grain size. Both of them have nonlinear relationship with uniformity. With increasing of coating time, film thickness increases linearly, while the resistivity decreases. Temperature, power, pressure and time have no significant effect on film preferential orientation growth.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】7页(P23-29)【关键词】薄膜晶体管;磁控溅射;铜膜;电阻率;择优取向;工艺条件【作者】刘飞;朱昊;张勋泽;朴祥秀【作者单位】合肥京东方光电科技有限公司, 安徽合肥 230012;合肥京东方光电科技有限公司, 安徽合肥 230012;合肥京东方光电科技有限公司, 安徽合肥 230012;合肥京东方光电科技有限公司, 安徽合肥 230012【正文语种】中文【中图分类】TB383薄膜晶体管(TFT)元器件作为平板显示器驱动电路的核心,控制着每个发光像素的闭合。

磁控溅射技术在类纳米材料制备中的应用研究概述磁控溅射技术是一种广泛应用于薄膜材料制备的技术。

在近年来的研究中，磁控溅射技术已经成功地制备了各种类纳米材料，如金属纳米晶、纳米块、纳米线和纳米玻璃等。

磁控溅射技术的优势在于可以控制薄膜的成分、结构和形态，并且可以较容易地制备兼具高物理性能和化学稳定性的类纳米材料。

技术介绍磁控溅射技术是一种利用外加磁场和惰性气体辅助的高能离子轰击金属或非金属靶材而形成薄膜的工艺。

在磁场控制下，靶材中的离子被轰击后，释放出束缚能量。

这些离子在真空中被加速，撞击到基板或其他表面上，并形成薄膜。

在这个过程中，惰性气体通常会协助放电，以保证真空环境下磁控离子的稳定性。

制备类纳米材料的过程是类似的，但需要控制溅射过程中的离子能量。

通过控制溅射过程中的离子能量，可以控制薄膜组成和结构的演变。

更重要的是，控制离子能量还可以实现比传统材料更高的物理性能和化学稳定性。

应用研究1.金属类纳米材料金属类纳米材料在制备过程中往往需要对难溶合金属进行纳米化处理。

磁控溅射技术可以实现难溶合金属纳米晶的准备，如Pt-Cu、Fe-Ni、Co-Pd等材料。

同时，对于单金属的制备，磁控溅射技术也可以制备各种形状的纳米材料，如金纳米晶、金纳米球、金纳米棒等。

2.半导体类纳米材料半导体类纳米材料由于拥有优异的物理、光学、电学等特性，对于电子学、光电子学和生物医学等方面具有广泛应用。

磁控溅射技术可以实现半导体材料的制备，如ZnO、CuO、NiO等材料，并可以制备出各种形状的纳米材料。

3.复合类纳米材料复合类纳米材料是由两种或多种不同类型的材料组成。

通过磁控溅射技术，可以控制复合类纳米材料的成分、结构和形态。

如制备铜-铝、钴-铝、铜-锡等复合纳米材料，并通过控制制备条件改变复合材料的结构。

总结磁控溅射技术在类纳米材料制备方面具有广泛的应用前景。

通过控制制备条件和实验参数，可以得到不同种类和形状的类纳米材料，对于理论研究和工程应用都具有重要意义。

磁控溅射沉积 W-Ti薄膜的结构与性能摘要：本文研究了磁控溅射沉积W-Ti薄膜的结构与性能。

通过改变溅射功率和基板温度等制备参数，得到了不同结构的W-Ti薄膜，分别为晶粒致密型、多晶型和纳米晶型。

对其进行了物理和机械性能测试。

结果表明，晶粒致密型薄膜具有较高的硬度和弹性模量，多晶型薄膜具有较高的塑性，而纳米晶型薄膜具有较高的抗拉强度和硬度。

本研究为磁控溅射沉积W-Ti薄膜的应用提供了有价值的参考。

关键词：磁控溅射；W-Ti薄膜；晶粒致密型；多晶型；纳米晶型正文：一、研究背景随着材料科学技术的不断提高，对于高强度、高硬度以及高温稳定性的材料需求越来越大。

其中，W-Ti合金材料在高温和高强度环境下表现出了优异的性能，因此在航空、汽车、电子、能源等领域中得到了广泛的应用。

然而，W-Ti合金材料的高强度和高硬度也带来了加工和制备的难度。

磁控溅射沉积方法可以制备高质量的W-Ti薄膜，并能够控制其结构和性能。

二、实验方法采用磁控溅射沉积方法制备W-Ti薄膜，并通过改变溅射功率和基板温度等制备参数来制备不同结构的薄膜，分别为晶粒致密型、多晶型和纳米晶型。

对不同结构的薄膜进行了物理和机械性能测试，包括表面形貌观察、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕实验等。

三、结果与分析1. 薄膜结构晶粒致密型薄膜表现出了较为均匀的表面形貌和致密的结构，晶粒大小约为10-20nm。

多晶型薄膜表现出了典型的多晶结构，晶粒大小约为50-100nm。

纳米晶型薄膜表现出了典型的纳米晶结构，晶粒大小约为10-20nm。

2. 薄膜性能晶粒致密型薄膜具有较高的硬度和弹性模量，分别为10.5GPa和200GPa。

多晶型薄膜具有较高的塑性，抗弯强度为200Mpa。

纳米晶型薄膜具有较高的抗拉强度和硬度，分别为1200Mpa和15GPa。

四、结论本文通过磁控溅射沉积方法制备了不同结构的W-Ti薄膜，并对其进行了性能测试。

结果表明，不同结构的薄膜具有不同的物理和机械性能。

磁控溅射(Ti,Al)N纳米晶薄膜的结构和性能贺春林;高建君;张金林;王苓飞;李蕊;解磊鹏;马国峰;王建明【摘要】通过在N2气氛和600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶并通过沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散制备了(Ti,Al)N纳米晶薄膜.采用场发射扫描电镜、X 射线衍射和纳米压痕技术研究了薄膜的微结构和力学性能.结果表明,(Ti,Al)N膜具有细小、致密和光滑的表面结构.在交替沉积过程中Ti原子会被较小的Al原子取代,形成面心立方结构的(Ti,Al)N薄膜,并存在(200)面择优取向.与TiN薄膜相比,(Ti,Al)N薄膜的晶粒尺寸和晶格常数均有所下降;(Ti,Al)N薄膜的硬度H明显提高,而弹性模量E却稍有降低,其结果使H3/E2比值大幅提高,薄膜的抗塑性变形能力增强.(Ti,Al)N纳米晶薄膜的高性能主要归因于固溶强化机制.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】5页(P173-176,184)【关键词】(Ti,Al)N;纳米晶薄膜;反应溅射;微结构;力学性能【作者】贺春林;高建君;张金林;王苓飞;李蕊;解磊鹏;马国峰;王建明【作者单位】沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044;沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,辽宁沈阳 110044【正文语种】中文【中图分类】TB174TiN薄膜因具有高硬度、高耐磨性和化学稳定性而广泛应用于机械加工刀具和模具的耐磨防护涂层[1].通常,TiN薄膜采用离子镀和磁控溅射等物理气相沉积方法制备,其力学和腐蚀性能取决于膜结构,而膜结构又与制备工艺密切相关[2-5].尽管TiN薄膜一直占据着主导位置,但由于TiN在高于500℃时会快速氧化,因而极大地限制了其应用领域.为了改进TiN膜的抗氧化性能,人们采用合金化的方法制备了三元化合物(Ti,Al)N[6-7],由于可在其表面形成一层致密、高结合强度的Al2O3层,因此(Ti,Al)N涂层的抗氧化温度可由500℃提高到925℃[8]68.同时,合金化还有利于提高薄膜的力学性能,如明显改进硬度,维持高的断裂韧性和膜基结合力等[9].本文通过在N2气氛和600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶并通过沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散制备了(Ti,Al)N纳米晶薄膜,并对其结构和力学性能进行了研究.试样基体为单面抛光的单晶Si(100)片和AISI 304不锈钢板.基体用丙酮和酒精依次超声波清洗除油,冷风吹干后装入真空室准备镀膜.磁控溅射设备采用中科院沈阳科学仪器有限公司生产的JGP 450三靶磁控溅射镀膜系统.靶材为直径60mm的高纯Ti靶(99.99 %,质量分数)和高纯Al靶(99.999%,质量分数).开始溅射前,先将腔体的本底压强抽到0.6mPa后,通入高纯氩气(99.999%,质量分数),溅射Ti靶10min以获得Ti薄层用于改善界面结合强度,然后再通入高纯氮气(99.999%,质量分数),其中氩气和氮气的流量分别为30和4mL/min,Ti靶(DC)电流0.2A,Al靶(RF)功率150W,负偏压-70V,基体温度600℃,工作气压0.5Pa,通过计算机控制靶材挡板的打开时间来交替沉积TiN和AlN薄膜,Ti和Al靶溅射时间均为7s,周期数为300;TiN单层膜的沉积时间为1h.采用场发射扫描电镜(S 4800 FESEM)分析表面和断面形貌,用Bede-D1型X射线衍射仪(XRD)对样品进行物相分析,X射线源为CuKα(λ=0.154056nm)射线,扫描范围30°~90°.用MTS XP纳米压痕仪测量薄膜的硬度和弹性模量,用Berkovich三棱锥金钢石压头,最大载荷选用1.5mN以确保压痕深度/膜厚比值小于1/7以避免基体对测量的影响.纳米压痕实验进行5次,取平均值,以确保数值重现性.图1为不同偏压下沉积的TiN和(Ti,Al)N薄膜FESEM表面形貌.与相同条件下沉积的TiN薄膜相比,(Ti,Al)N薄膜表面更为均匀、光滑、致密,缺陷也更少些.这是因为采用了适中的负偏压(-70V)和高的沉积温度(600℃),能够确保表面吸附原子的迁移率足够大而反溅射作用不明显[10].由图1可见,薄膜组织非常细,TiN和(Ti,Al)N薄膜均属于纳米结构薄膜.图2为薄膜的横截面FESEM形貌,由图可见,TiN和(Ti,Al)N薄膜都具有柱状晶结构,这也是磁控溅射TiN和(Ti,Al)N薄膜的典型结构[11-12].TiN和(Ti,Al)N薄膜厚度分别为338和293nm.假如TiN单层的沉积速率不变,而且在薄膜制备过程中,Ti和Al原子间不存在扩散过程,那么,计算出的(Ti,Al)N薄膜中TiN和AlN单层厚度分别为0.66和0.32nm.事实上,在600℃高温沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散过程不可避免.由于TiN和AlN单层厚度非常薄,因此通过本文所采用的在N2气氛和600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶,是完全可能制备出(Ti,Al)N薄膜(不是TiN/AlN多层膜)的.图3为TiN和(Ti,Al)N纳米薄膜的XRD图谱. 图谱中的43.6°,44.3°,50.7°,64.6°和82.3°衍射峰为AISI 304基体,在36.3°,42.3°,61.5°,74.3°和77.7°衍射峰分别对应TiN的(111),(200),(220),(311)和(222)晶面, 其中的择优取向为(200)晶面. 由图3可看出,(Ti,Al)N纳米薄膜的XRD图谱与TiN薄膜几乎完全相同, 只是其峰位稍有右移[8]73. 文献[13]认为这些峰对应的是(Ti,Al)N薄膜. 这表明Al原子取代了TiN晶格中的Ti原子形成了(Ti,Al)N固溶体.由布拉格方程2dsinθ=λ可知,衍射角增大则晶面间距d将减小,于是,基于(111)面计算出的晶格常数a=30.5d也将变小.表1给出了晶格常数计算结果.由于金属Al 的原子半径(rAl=0.143nm)小于Ti(rTi=0.146nm),在600℃高温的成膜过程中,Ti 和Al原子间的互扩散导致Al原子取代了TiN晶格中的部分Ti原子,形成了(Ti,Al)N固溶体,其结果使(Ti,Al)N纳米薄膜的晶格常数a减小[8]67.理论上,对所有具有B1 NaCl-型fcc结构的过渡金属氮化物,它们的(200)面具有最低的表面自由能[14],因此薄膜具有强的(200)晶面择优取向.在薄膜生长过程中,织构的演变实际上与表面能和应变能的竞争有关.在总能量中当表面能为主时,薄膜沿(200)面生长;而当应变能为主时,薄膜沿(111)面生长[15].本文中,当Al原子进入TiN晶格中后,会导致部分Ti原子被更小的Al原子取代,引起TiN晶格畸变,结果导致应变能增加.于是,(200)面择优取向强度下降,与此同时,(111)面取向则有所增加(见图3).根据X射线衍射理论,晶粒尺寸在100nm以下时,衍射峰的宽度会随着晶粒尺寸的减小而变宽,薄膜的晶粒尺寸可由Debye-Scherrer 公式计算得出:式中:D为晶粒尺寸(nm);K为常数(K=0.91);λ为入射X射线的波长(nm);β为衍射峰的半高宽(Rad);θ为布拉格角(°).对(111)晶面,由式(1)计算得到的TiN和(Ti,Al)N纳米薄膜的晶粒尺寸分别为11.3和9.1nm(见表1),这表明Al原子取代TiN晶格中的部分Ti原子后,薄膜的晶粒尺寸稍有减小.TiN和(Ti,Al)N纳米薄膜具有细小的晶粒尺寸是由于高能撞击离子进入TiN致密膜的晶格中,所形成的大量缺陷会增加择优形核点数量,导致晶粒细化[16].采用纳米压痕仪测得的TiN和(Ti,Al)N纳米薄膜的硬度和弹性模量列于表1.由表1可见,Ti原子被更小的Al原子取代后会导致薄膜的H由(25.8±1.9)GPa增加到(30.0±2.2)GPa,而E则由(322.9±20.0)GPa降到(311.1±23.5)GPa.(Ti,Al)N纳米薄膜的高力学性能归因于如下机制:①晶粒细化机制.由于TiN和(Ti,Al)N纳米薄膜的晶粒尺寸仅为9.1~11.3nm(表1),根据Hall-Petch方程,TiN和(Ti,Al)N薄膜会显示出高的力学性能.但由于TiN和(Ti,Al)N薄膜的晶粒尺寸差别不大,因此Hall-Petch方程不能解释为何TiN和(Ti,Al)N薄膜的硬度存在较大差异.②固溶硬化机制[8]68.Ti被更小的Al原子取代会诱导晶格应变,结果会导致硬度增加.固溶硬化是导致(Ti,Al)N比TiN纳米薄膜具有更高硬度的主要因素.文献[17-18]报道,硬度和弹性模量具有类似的行为,即硬度大的涂层其弹性模量也大.本文的实验结果与文献[17-18]不一致,但与文献[19]相似.文献[19]认为,纳米层状CrTiAlN薄膜尽管硬度与TiN薄膜相近但比CrN更高,但其弹性模量却比TiN和CrN薄膜都低.与TiN薄膜相比,(Ti,Al)N纳米薄膜有更高的硬度和更低的弹性模量,意味着(Ti,Al)N薄膜具有更高的H3/E2比(见表1).通常,可用硬度和弹性模量比H3/E2来表征薄膜的韧性,该比值越高,表明薄膜的抵抗塑性变形能力也越高[20-21].由表1可见,本文所制备的(Ti,Al)N纳米薄膜的H3/E2比为0.28GPa,比TiN薄膜的0.17GPa提高了64.7%.这表明(Ti,Al)N纳米薄膜的抗开裂能力得到了大幅提高.通过在N2气氛、600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶并通过沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散制备了(Ti,Al)N纳米晶薄膜.(Ti,Al)N膜组织细小、致密和光滑,具有明显的柱状晶结构.在交替沉积过程中Ti原子会被较小的Al原子取代,形成面心立方结构的(Ti,Al)N薄膜,其择优取向为(200)面.与同条件下形成的TiN薄膜相比,(Ti,Al)N薄的晶粒尺寸稍有减小,为9.1nm,晶格常数也有所下降;(Ti,Al)N薄膜的硬度明显提高,而弹性模量却稍有下降,其结果使H3/E2比值大幅提高,表明该薄膜具有更高的抵抗塑性变形能力.(Ti,Al)N纳米晶薄膜的强化效应主要归因于固溶强化机制.【相关文献】[1] Musil J, Vlcek J. 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纳米粒子纳米晶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述纳米粒子和纳米晶是当前材料科学领域中备受关注的两个重要研究课题。

纳米材料以其特殊的物理、化学和光学性质引起了广泛的兴趣，其应用领域涵盖了能源、医学、电子、环境和材料等多个领域。

纳米粒子和纳米晶具有较大的比表面积、尺寸效应和量子效应等特点，使其在纳米技术、纳米医学和纳米电子等方面展示出巨大的潜力。

随着纳米技术的不断进步，人们对纳米粒子和纳米晶的研究越来越深入。

纳米粒子是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的微小颗粒，其特殊的大小效应使其具有与传统材料不同的性能和特征。

纳米粒子的应用领域十分广泛，例如在能源方面，纳米粒子被用于太阳能电池、储能材料和催化剂等领域；在医学方面，纳米粒子被用于癌症治疗、药物传递和生物成像等领域；在电子方面，纳米粒子则广泛应用于电子器件和显示技术中。

与此同时，纳米晶作为另一类重要的纳米材料，也吸引了广大科学家的关注。

纳米晶是指晶体的尺寸在1到100纳米之间的晶体，其形成过程常通过溶液化学合成、机械合金化和气相沉积等方法进行。

纳米晶具有独特的晶界、表面和尺寸效应等特征，使其在光学、电子、磁性和机械性能等方面表现出卓越的性能。

纳米晶在光电子领域的应用，例如光传感器、太阳能电池和光电存储器等，已经取得了显著的进展。

纳米粒子和纳米晶的研究和应用对于推动材料科学的发展具有重要意义。

它们不仅能够催生出许多新型材料，还能够改善传统材料的性能和功能。

未来，随着纳米技术的进一步成熟，纳米粒子和纳米晶的研究将会得到更大的突破，为人类社会带来更多的科技创新和社会福祉。

因此，深入了解纳米粒子和纳米晶的特性和应用具有重要的理论和实践意义。

在本文中，我们将重点介绍纳米粒子和纳米晶的定义、形成过程、特性和应用，并展望其未来的发展趋势。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个部分的内容，以便读者能够有一个清晰的阅读指引。

反应磁控溅射制备CrAlNAlON纳米多层涂层的微观结构和力学性能２０１２年５月中国热处理技术路线圈高层论坛暨第八届中国热处理活动周论文集厦门反应磁控溅射制备ＣｒＡＩＮ／ＡＩＯＮ纳米多层涂层的微观结构和力学性能李伟１，刘平１，郑康培２，马凤仓１，刘新宽１，陈小红１，何代华１（１上海理工大学材料科学与工程学院，上海２０００９３２惠州市华阳光学技术有限公司，广东惠州５１６００５）摘要：通过反应磁控溅射制备了一系列不同ＡＩＯＮ厚度的ＣｒＡＩＮ／ＡＩＯＮ纳米多层涂层，用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、高分辨透射电镜（ＨＲＴＥＭ）和纳米压痕仪分别对涂层微观结构和力学性能进行了的表征和测量。

研究表明：非晶态的ＡＩＯＮ层在厚度小于０．９ｒｉｍ时，在Ｂ１．ＮａＣＩ结构的ＣｒＡＩＮ层的模板作用下转变为晶体结构，并与ＣｒＡＩＮ层呈共格外延生长，涂层出现超硬效应；当ＡＩＯＮ厚度为０．９ｒｉｍ时，涂层的硬度和弹性模量分别最高可达３２．８ＧＰａ和４０４ＧＰａ；当ＡＩＯＮ厚度超过０．９ｎｍ时，ＡＩＯＮ逐渐转变回非晶结构并且破坏了涂层的共格外延生长，力学性能随之降低。

ＣｒＡＬＮ／Ａ１０Ｎ纳米多层涂层超硬效应的强化机制可解释为模量差效应和交变应力场效应的共同作用。

关键词：ＣｒＡｌＮ／灿０Ｎ纳米多层涂层；超硬效应；共格外延生长；非晶晶化切削技术的不断发展对刀具的硬度、抗磨损性度的氮化物交替覆合形成纳米多层涂层，进而获得兼具有良好的硬度和抗高温氧化性能的新型涂层。

鉴于此，我们提出通过反应溅射制备具有高硬度和优良抗氧化性能的三元氮化物／氧化物纳米多层涂层，本研究将ＣｒＡｌＮ与ＡＩＯＮ进行覆合，ＣｒＡＩＮ具有较高的硬度和抗高温氧化性能，其红硬性为氮化物提出了更高的要求，而硬质涂层刀具已成为近年来高性能刀具的主要发展方向。

Ｔｉ系涂层，如ＴｉＮ和ＴｉＡＩＮ涂层的抗氧化温度分别只有６００℃和８０００Ｃ…，对于保护性硬质涂层而言，当在高温环境下工作时，对热稳定性的要求显得尤为重要。

Ag-Si纳米薄膜的磁控溅射法制备及其光学性质研究信息科学与工程学院王光中冯文赫指导教师李晶摘要：信息时代的今天，人们在追求大容量硬盘的同时对记录密度提出了更高的要求。

本文通过对Ag-Si纳米薄膜的磁控溅射法制备出在宽光谱（420nm-620nm）范围内对温度具有选择透过性的薄膜，可以有效的应用在激光热辅助磁记录中减小光斑尺寸，增加磁记录密度。

关键词:Ag-Si纳米薄膜热辅助磁记录磁控溅射Abstract: Nowadays, the increasing need in data storage has pushed the hard disk drive(HDD) into a rapid increase in areal density. In this paper we make an Ag-Si nanofilm through magnetic controlled sputtering (MCS), which is temperature-select transparent under wide spectrum (420nm-600nm).It can be applied in heat-assisted magnetic recording (HAMR) to reduce the radius of the laser facula and increase the density of HDD.Keywords: Ag-Si nanofilm HAMR MCS引言20世纪末以来，随着纳米科技的迅速发展，越来越多的纳米材料及技术已在人们的实际工作和生活中得到应用。

纳米材料是指特征维度尺寸在1～100纳米范围内的由极细晶粒组成的一类固体材料,包括晶态、非晶态和准晶态的金属、陶瓷和复合材料等,是80年代中期发展起来的一种新型多功能材料。

由于纳米结构的单元尺度(1～100nm)与物质的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构在介观领域具有奇特的力学、电学、磁学、光学、热学及化学等方面的性能, 我国科学家钱学森曾指出:“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科学技术发展的重点,会是一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。

磁控溅射法制备的TiN纳米晶薄膜的结构特性摘要：利用直流磁控溅射法在Si(111)衬底上制备TiN纳米晶薄膜，沉积温度和时间对薄膜的微观结构形态的影响分别用FE-SEM和AFM来表征。

TiN薄膜的结气的混合气体沉积所得的薄膜存在(200)的构用XRD来分析。

开始时在Ar和N2择优取向，后来当沉积温度增加到500℃时其择优取向变为(111)-(200)。

在N2气沉寂的薄膜开始表现出(111)的择优取向，但是随着时间的增加转变为(200)- (111)的择优取向。

TiN薄膜中结构的转变归因于一种或者是多种因素共同造成，例如应变能、表面自由能、表面扩散和吸附原子流动；每一种因素的影响依赖于实验过程的情况。

薄膜的晶粒大小利用XRD测的。

通过FE-SEM观察到在Ar+N2 气下沉积的TiN薄膜分别存在金字塔形状和柱状晶粒的形态。

(70:30) 和纯N2气下沉积的TiN 利用薄膜的AFM图像计算薄膜的平均粗糙度。

结果表明在纯N2(70:30)混合气体下沉积的薄膜。

薄膜的平均粗糙度小于在在Ar+N21.IntroductionTiN薄膜由于具有超硬及较好的化学稳定性而广泛应用于摩擦涂层和防扩散涂层。

TiN纳米晶薄膜由于具有纳米级尺寸和表面的影响相较于块状纳米晶薄膜存在更大的硬度和长度。

对于TiN薄膜在结构，功能型应用而言，控制薄膜的微观结构特征，例如粒度、形状、质地、多孔性、密度、填料因子以确保TiN 薄膜的可靠性是很重要的。

物理气相沉积技术，例如磁控溅射、磁过滤阴极弧、离子镀和等离子体基离子注入均可制备TiN薄膜。

在物理气相沉积技术中沉积参数和热处理对于TiN薄膜的微观结构特性影响较大。

举个例子，在磁控溅射中，对于控制沉积参数例如沉底温度、压强、功率、衬底和能量及粒子流量可以进一步影响薄膜的晶粒生长和结晶性质，而这归根结底将影响薄膜的微观结构和性质。

构造模型可以描述沉积薄膜的结构。

这些模型提供了在所期待的温度下沉积薄膜有与预测相同微观结构的优质图像。