低能离子作用下亚稳态超硬纳米复合结构的形成研究

亚稳态纳米复合薄膜的研究是当今硬质薄膜的研究热点。亚稳态纳米复合薄膜在机械加工、电子和光学方面有重要的应用价值。本研究的重点是解决的亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束形成机制，研究薄膜内应力在不同制备条件下变化规律及其形成机制和薄膜内应力对亚稳态超硬纳米复合薄膜的成分，结构和性能的影响规律，研究制备条件对亚稳态超硬纳米复合薄膜的成分、组织结构和性能的影响规律，提出亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束制备方法，确定亚稳态超硬纳米复合薄膜的形成条件，探讨亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束形成机制。研究结果将加深对亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束形成条件和机制的认识，促进亚稳态超硬纳米复合薄膜的研究和应用。因而对亚稳态超硬纳米复合薄膜离子束制备的研究具有重要的理论价值和应用价值，有可能产生巨大经济效益和社会效益。

亚稳态纳米复合薄膜的研究是当今硬质薄膜的研究热点。亚稳态纳米复合薄膜在机械加工、电子和光学方面有重要的应用价值。项目利用低能离子束技术在获得纳米复合结构方面不可替代的独特优势，获得了晶粒度小于10纳米的nc-TiC/a-C:H、 nc-ZrC/a-C、 nc-ZrCN/a-CNx、nc-TiO2/a-C、nc-Cu /a-C:H、 nc-Ni /a-C:H、nc-TiAl(Si,C)/a-C/a-Si和nc-Ti(C,N,O)/a-CNx等多种自组织压稳纳米复合结构；低能离子束作用下形成的nc-TiC/a-C:H纳米复合结构硬度超过60GPa, nc-ZrC/a-C和nc-ZrCN/a-CNx硬度超过40GPa，nc-Ni /a-C:H纳米复合结构硬度超过20 Gpa，明显高于其他方法制备的同类结构；在nc-ZrCN/a-CNx纳米复合结构中，在低能离子束作用下实现了在保持nc-ZrCN晶体的晶粒度基本不变条件下，改变非晶包覆相的数量和结构，解决了nc-ZrCN/a-CNx自组织纳米复合结构的可控制备一个难题。系统研究了离子束能量对纳米复合结构成分、组织结构和性能关系，得到离子束能对纳米复合结构晶粒度和硬度影响规律，在综合上述研究结果的基础上提出亚稳态超硬纳米复合薄膜的形成条件，探讨亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束形成机制。研究结果进一步加深对亚稳态超硬纳米复合薄膜的离子束形成条件和机制的认识。对低能离子作用下亚稳态超硬纳米复合结构的形成研究具有重要的理论价值和应用价值，有可能产生巨大经济效益和社会效益。