1、納米多層膜因其迥異的力學、光學、磁學、電學性能而得到廣泛應用。由于納米多層膜要長期處于高溫的苛刻環(huán)境中,因此納米多層膜的熱穩(wěn)定性研究具有很重要的意義。本課題選取不互溶型 Cu/Nb納米多層膜作為研究對象,制備了單層膜厚為75 nm的納米多層膜,并對其熱穩(wěn)定性進行研究。同時,設計了單晶或大晶粒基底上鍍膜的三叉點模型,計算三叉點的動力學參數(shù)。
　　本文首先通過磁控濺射法在單晶硅(100)基體上制備單層膜厚為75 nm的Cu/Nb多層膜

2、,并對其進行退火處理,退火溫度為700℃,退火時間為1 h。通過透射電鏡、X射線衍射儀及能譜儀表征了多層膜退火前后的界面形貌、結構及成分。沉積態(tài)Cu/Nb多層膜界面結構清晰,內部晶粒為柱狀晶。Cu的擇優(yōu)沉積面為(111),Nb的擇優(yōu)沉積面為(110)。700℃退火后基底中的Si原子擴散到多層膜中,破壞了多層膜原有的層狀結構,直接影響了多層膜的熱穩(wěn)定性。
　　在基底與多層膜之間通過反應磁控濺射法鍍上厚度為100 nm的NbN薄膜作為

3、擴散阻擋層可以有效延緩多層膜與Si基底之間的擴散。利用X射線衍射儀、掃描電鏡、X射線光電子能譜分析等實驗方法對(Cu/Nb多層膜)/NbN擴散阻擋層/Si體系沉積態(tài)及退火之后的結構、形貌及成分進行了表征。結果表明,NbN是一種很有潛力的擴散阻擋層的材料。即使退火溫度升高到700℃,(Cu/Nb多層膜)/NbN/Si體系中依然沒有明顯的Cu-Si化合物出現(xiàn),界面結構依舊清晰。當退火溫度為750℃時,NbN擴散阻擋層失效。NbN擴散阻擋層失

4、效主要與原子沿晶界擴散有關。同時,退火過程中由于不同膜層材料的熱膨脹系數(shù)不同而產生的熱應力加速了原子擴散。
　　三叉點的運動影響多層膜界面結構演化,進而影響多層膜的熱穩(wěn)定性。利用單晶或者大晶粒基底上鍍膜的晶界、相界三叉點模型可以原位考察三叉點的平衡與不平衡運動,計算三叉點的遷移率及其他動力學參量。單晶和大晶粒Cu基底通過冷變形Cu異常晶粒長大的方法制備。目前實驗制備得到的最大晶粒尺寸為5.5 mm。同時,本文還在Mullins理論