濺鍍高熵合金薄膜之研究

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Title:	濺鍍高熵合金薄膜之研究
Authors:	江政忠
Contributors:	光電系統工程系
Keywords:	硬質薄膜、氮化物薄膜、高熵合金薄膜、薄膜微結構、薄膜機械性質。
Date:	2010-12
Issue Date:	2011-06-21 14:14:46 (UTC+8)
Abstract:	針對改善耐久性材料耗損，表面鍍膜是一種有效的方法，透過選擇正確方法和鍍膜材料，可提高其壽命及增加商業價值，對於表面性質的提升，一般來說是以沉積硬質薄膜來增加其耐久性。由於目前單一材料氮化物已發展至極限，所以近年來著重利用兩種以上的奈米相做成複合薄膜以提高強度及硬度，針對這方面研究需要多元合金鍍膜，來達到晶粒或晶相的奈米化，一般以三、四元以上的多元素來製鍍薄膜，所以近年來發展出高熵合金薄膜。本計畫已使用射頻磁控反應濺鍍法濺鍍TiVCrZrTa 等莫耳五元高熵合金靶材，成功地製鍍高熵合金TiVCrZrTa 氮化物硬質薄膜，探討在不同的氮氣流量比例下(10%－90%)所製鍍之(TiVCrZrTa)N 薄膜特性及微結構。(TiVCrZrTa)N 薄膜沉積速率，隨著氮氣流量比例增加而降低，且隨著氮氣流量的增加，使得薄膜中的氮含量逐漸提高。由掃描式電子顯微鏡觀察可發現，不同的氮氣流量比例下所製鍍之 (TiVCrZrTa)N 薄膜，均呈現柱狀結構，而由X 光繞射儀量測結果可知，薄膜主要優選方向為(111)，且穿透式電子顯微鏡觀測結果得知薄膜呈現面心立方晶體結構。在氮流量比例10%時所製鍍獲得之(TiVCrZrTa)N 薄膜具有最高的薄膜硬度，其值為27 GPa，最大的薄膜壓應力，其值為2.2GPa，與最粗糙的薄膜表面，表面粗糙度為2.4nm。
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