[发明专利]一种制备塑性提高的非晶/非晶纳米多层薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备塑性提高的非晶/非晶纳米多层薄膜的方法，采用磁控溅射的方法沉积第一非晶层，然后在第一非晶层上再沉积第二非晶层，交替沉积形成非晶/非晶纳米多层薄膜。本发明制备的多层膜界面明晰,可以很容易通过控制单层薄膜的厚度来得到塑性提高的多层薄膜，从而为制备力学性能可控的非晶/非晶纳米多层薄膜材料提供可能。

技术领域

本发明属于纳米金属薄膜材料技术领域，特别涉及一种制备非晶/非晶纳米多层薄膜的方法。

背景技术

非晶合金又称金属玻璃是采用现代快速凝固冶金技术合成的兼有一般金属和玻璃的优异性能的新型非晶材料。材料的本质特性由原子结构和化学键共同决定，金属玻璃主要由金属元素和金属键组成同时保持着长程无序的非晶结构，这种“金属”和“玻璃”的结合赋予了金属玻璃其他材料无法具有的优异性能，例如韧性好、不透明等。另外，从某种意义上来说，非晶态结构是无缺陷的，不含有晶体中的位错、孪晶和晶界等结构缺陷，这也使非晶合金具有高强度、高耐磨性及优异的磁学性能等优异性能。

非晶合金的主要变形方式为局部剪切带变形，由于非晶合金中没有晶体中所含有的位错、晶界和孪晶等微观结构缺陷，进而无法限制主剪切带的扩展最终造成材料灾难性的断裂，室温下缺乏延展性尤其是拉伸塑形几乎为零严重制约了非晶合金的发展和其在工程材料领域的应用。因此，提高非晶合金的塑性显得尤为重要。

现有的克服非晶合金脆性的方法主要有：(1)利用非晶合金的尺寸效应，将试样尺寸降低到某一临界尺寸以下，此时剪切带形核困难、剪切转变区不易聚集成剪切带而表现为均匀的塑性变形，但是这种方法一般要将试样尺寸降低到100纳米以下，因此很难实现。(2)非晶/晶体多层膜，晶体可以阻碍剪切带扩展并使其发生偏移进而使非晶合金的塑性提高，但是这种方法显著降低了非晶合金的本质特性(如长程无序性)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备塑性提高的非晶/非晶纳米多层薄膜的方法，克服上述现有技术的缺点。本发明方法,其制备的多层膜界面明晰,可以很容易通过控制单层薄膜的厚度来得到塑性提高的多层薄膜，从而为制备力学性能可控的非晶/非晶纳米多层薄膜材料提供可能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备塑性提高的非晶/非晶纳米多层薄膜的方法，采用磁控溅射的方法沉积第一非晶层，然后在第一非晶层上再沉积第二非晶层，交替沉积形成非晶/非晶纳米多层薄膜。

进一步的，第一非晶层的材质为Ni₅₀Nb₅₀；第二非晶层的材质为Zr₆₁Cu_17.5Ni₁₀Al_7.5Si₄。

进一步的，单层第一非晶层和第二非晶层的厚度均相同，单层非晶层的厚度小于等于100纳米。

进一步的，单层第一非晶层和第二非晶层的厚度均相同，单层非晶层的厚度为5纳米、10纳米、25纳米、50纳米或100纳米。

进一步的，单层第一非晶层和第二非晶层的厚度均相同，单层非晶层的厚度小于或等于5纳米。

进一步的，非晶/非晶纳米多层薄膜的总厚度为1微米。

进一步的，具体包括以下步骤：

1)将单面抛光单晶硅基片清洁干净，然后放入超高真空磁控溅射设备基片台上，准备镀膜；

2)将需要溅射的第一非晶层靶材和第二非晶层靶材安置在靶材座上；

3)硅片溅射沉积时，采用直流和射频电源分别连接对应的靶材，溅射过程中先在硅基体上用直流电源镀一层第一非晶层，以这层第一非晶层作为第二非晶层生长的模板，然后交替沉积第一非晶层和第二非晶层形成多层薄膜，最终达到所需的单层厚度和总厚度。