摘要
该文利用射频磁控溅射技术在(100)取向单晶硅衬底上沉积NiMnGa合金薄膜,采用X射线衍射(XRD)、能量散射能谱(EDAX)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及纳米压痕技术系统研究溅射工艺对NiMnGa合金薄膜的厚度、成分、相结构、表面形貌及力学性能的影响规律.研究表明,磁控溅射工艺对NiMnGa合金薄膜的化学成分、厚度有显著影响.随溅射功率的增大,NiMnGa合金薄膜的镓含量明显增加,而镍、锰的含量变化不大;随溅射时间的延长,NiMnGa合金薄膜的镍、锰含量明显增加,而镓的含量变化不大.NiMnGa合金薄膜的厚度随溅射功率和溅射时间的增加而增大.NiMnGa合金薄膜室温时为L2<,1>型体心立方结构.沉积工艺对NiMnGa合金薄膜的晶化特性有明显影响.溅射功率为285W、溅射时间为30分钟和溅射功率为320W、溅射时间为25分钟制备的薄膜经550℃退火1小时后完全晶化,而溅射功率为285W、溅射时间为50分钟及90分钟的薄膜未完全晶化.表面形貌观察表明,随溅射功率和溅射时间的增加,NiMnGa合金薄膜晶粒尺寸和表面粗糙度皆增大,退火使NiMnGa合金薄膜表面粗糙度增大,退火温度越高,粗糙度越大.纳米压痕测试表明,NiMnGa合金薄膜载荷-位移曲线呈类抛物线形状,残余变形随溅射时间的增大而减小,NiMnGa合金薄膜的弹性模量和纳米硬度随膜厚的增加而降低.
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