VNbMoTaWCo高熵合金氮化物扩散阻挡层的制备及其热稳定性

作     者：李荣斌 张霞 蒋春霞 Li Rongbin;Zhang Xia;Jiang Chunxia

作者机构：上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海电机学院材料学院上海201306 

出 版 物：《金属热处理》 (Heat Treatment of Metals)

年 卷 期：2022年第47卷第6期

页      面：196-201页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：上海市地方院校能力建设项目(21010500900) 上海大件热制造工程技术研究中心(18DZ2253400) 

主　　题：高熵合金氮化物薄膜 热稳定性 扩散阻挡层 退火 直流磁控溅射 

摘      要：利用直流磁控溅射镀膜机设置不同氮气流量参数,制备VNbMoTaWCoNx薄膜,氮气流量为20%时,在洁净的硅基底上沉积厚度约为15 nm的VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜,并在其上面再溅镀一层厚度约为50 nm的Cu膜,最终形成Cu/VNbMoTaWCoN_(20)/Si三层复合结构。采用四点探针电阻测试仪(FPP)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(SEM)对三层复合结构500℃退火前后的方块电阻、物相结构、粗糙度以及表面形貌进行了分析表征,研究了VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层的热稳定性。研究结果表明,当氮气流量占比为20%时,VNbMoTaWCo_(20)高熵合金氮化物薄膜为非晶态,且出现了微量纳米晶;此氮气流量占比下制备的薄膜表面平整光滑、致密度最佳、粗糙度数值最小。Cu/VNbMoTaWCoN_(20)/Si三层复合结构进行500℃退火8 h后,Cu膜的方块电阻仍然维持在较低的数值,即0.065Ω/sq,虽然Cu膜发生团聚,但是并未检测到高阻态Cu-Si化合物。VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层在500℃温度下退火8 h后,表现出了优异的热稳定性。