开 题 报 告
表面预处理工艺对多元多层硬质
薄膜性能的影响
所属院系： 材料与能源学院
所学专业： 材料学
论文题目: 表面预处理工艺对多元多层
硬质薄膜性能的影响
研究生姓名： 胡 芳
指导教师： 代明江（教授级高工）
开题时间： 2008.12.09
2008 年 10 月 10 日
一、文献综述
1.1 多层膜的概述
1.1.1 多层膜的构成和种类
多层膜(Multilayer films，MLs) 是在单层薄膜基础上发展起来的[1]，是指有两种或两种以上成分或结构不同的薄膜在垂直于薄膜一维方向上交替生长而形成的多层结构[2]。它可以人为设计和制备,从而形成种类繁多，结构各异的一类薄膜材料。薄膜的多层化有利于改善膜层的耐腐蚀性和防止膜层开裂。研究表明,多层膜能获得比单层膜更优越的性能。大量与基体相平行的内界面能起到阻碍裂纹扩展的作用,并且提供位错运动阻力,在增加韧性的同时,镀层的硬度和强度也得以提高[3]。
对于两种不同成分或结构组成的多层膜，每相邻的两层形成一个基本单元，其厚度称为调制周期，用Λ(Λ=lA+lB)表示，调制层A与调制层B的厚度之比称为调制比，用lA：lB表示，通常把周期小于100纳米的多层膜称为纳米多层膜[1]。
近年来，有关多层膜的研究报道, 其中以金属/氮化物(碳化物, 硼化物等)多层膜、氮化物/氮化物多层膜和掺金属类金刚石多层膜的研究居多[5]。
在纳米超硬多层薄膜中,研究最多的是氮化物组成的超硬薄膜。主要原因有三点：首先,
可以在薄膜和晶体之间形成强的附着力；其次, 可以得到化学稳定性高和摩擦系数低的保护膜；另外可以提高薄膜的强度和硬度[6]。
表面技术 第53卷 第8期 ·52· SURFACE TECHNOLOGY 2024年4月
收稿日期：2023-05-08；修订日期：2023-10-12 Received：2023-05-08；Revised：2023-10-12 基金项目：中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室开放课题（LSL-2205）；上海高校青年教师培养资助计划 Fund：Open Project of State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences (LSL-2205); Shanghai University Youth Teacher Training Assistance Program 引文格式：汤鑫, 王静静, 李伟, 等. DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 52-62. TANG Xin, WANG Jingjing, LI Wei, et al. Research Progress and Prospects on Tribological Properties of DLC Based Nano-multilayer Films[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 52-62. *通信作者（Corresponding author） DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望
汤鑫1，王静静1*，李伟1，胡月1，鲁志斌2，张广安2
（1.上海理工大学 材料与化学学院，上海 200093；
2.中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，兰州 730000）
摘要：类金刚石（DLC）薄膜是一种良好的固体润滑剂，能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。DLC
CuAu和CuCr多层膜的力学行为及其尺度与界面效应的开题报告
题目：CuAu和CuCr多层膜的力学行为及其尺度与界面效应
研究背景：多层膜是由两种或以上材料交替沉积而成的薄膜结构，具有许多独特的物理、化学和力学性质，被广泛应用于电子、光学和机械领域。其中，CuAu和CuCr多层膜具有高强度、高硬度、高热稳定性等优异力学性能，并且具有很好的尺度效应和界面效应，因此成为了新型材料研究的热点。
研究内容：通过制备不同厚度的CuAu和CuCr多层膜样品，采用纳米压痕、纳米拉曼等手段，探究其力学性能及尺度效应和界面效应的影响。具体包括以下方面：
1. 制备不同厚度和不同结构的CuAu和CuCr多层膜样品；
2. 采用纳米压痕测试仪测量多层膜的硬度、弹性模量等力学性能，并探究其尺度效应；
3. 利用纳米拉曼光谱仪研究多层膜的本征振动光谱，分析多层膜的物理性质和化学键的变化，并研究其尺度效应和界面效应。
研究意义：研究CuAu和CuCr多层膜的力学行为及其尺度效应和界面效应，对于深入了解多层膜材料的力学性质、制备工艺和应用具有重要意义。此外，该研究对于开发高性能多层膜材料、优化多层膜结构和控制多层膜性能具有重要参考价值。
陈寒娴等：离子束溅射ｓｉ，Ｇｅ多层膜的界面结构研究
离子束溅射Ｓｉ／Ｇｅ多层膜的界面结构研究
陈寒娴 ，杨瑞东２，邓荣斌 ，秦 芳 ，王 茺 ，杨 宇
（１．云南大学材料科学与工程系，云南昆明６５００９１；
２．昆明理工大学材料科学与冶金工程学院，云南昆明６５００９３）
摘要： 采用离子束溅射技术，在玻璃衬底上制备了
不同周期数的Ｓｉ／Ｇｅ多层膜样品。通过Ｒａｍａｎ光谱和ｘ
射线小角衍射对薄膜进行了表征和分析，发现随着生长 周期数的增加，层与层之间的互扩散效应逐渐减弱，界
面结构逐渐清晰，生长周期为２５的样品界面最平整。
关键词： Ｓｉ／Ｇｅ多层膜；界面结构；离子束溅射
中图分类号：０４８４．５ 文献标识码：Ａ
文章编号： １００１．９７３１（２００７）增刊一４０７５—０３
１ 引 言
Ｓｉ／Ｇｅ异质结、超晶格和低维材料是近年来受到广
泛关注的一种新型材料。由于Ｓｉ、Ｇｅ间的大晶格失配（晶
格失配率高达４．２％）导致的应变使其产生了许多新的物
理特性，尤其是超晶格的能隙值、界面处导带和价带的 带阶等物理量都可通过调节应变的大小而改变【】 】。而
Ｓｉ／Ｇｅ超晶格的界面结构、组分等因素在一定程度上可
以反映和改变应变的状态。同时这种材料与ｓｉ工艺基
本兼容，为ｓｉ材料的应用开拓了新的前景。
许多先进的沉积和生长技术用于制备Ｓｉ／Ｇｅ应变层 超晶格，如分子束外延（ＭＢＥ）Ｈ】、化学气相沉积（ＣＶＤ） 】、
激光脉冲沉积（ＰＬＤ）等。陈培毅等人【 】发现，随着膜
厚的增加，Ｇｅ ｉ１ 合金膜内的原子排列发生了弛豫；
谭平恒等人 认为小尺寸Ｓｉ／Ｇｅ量子点内应变的释放主
要由量子点和Ｓｉ隔离层间Ｓｉ．Ｇｅ原子的互扩散决定。这
些仪器可获得高质量的Ｓｉ／Ｇｅ超晶格材料，但价格昂贵，
制备成本高，难以实现工业化生产。离子束溅射法能够
生长出质量较好的薄膜，且生产成本低、操作方便，有
利于规模化生产的实现。
