● 摘要
异质薄膜/基体界面的失配应变和对应的失配应力强烈地影响着薄膜/基体体系的宏观性能，系统研究异质薄膜体系相界面的微观结构可以优化制备工艺，达到提高薄膜/基体性能的目的。由于氮化铬薄膜具有韧性高、耐磨性好、涂层结合强度高、更好的抗高温氧化性和抗腐蚀性以及内应力低等，在汽车工业、航空航天等领域取得了很好的应用效果。另外因其具有优良的电磁性能，氮化铬也被视为具有优良应用前景的电磁材料而备受关注。
本文采用非平衡磁控溅射方法分别在α-氧化铝(1120 )、氧化镁(111)和α-氧化铝(0001)单晶基体上制备氮化铬薄膜，利用先进的球差矫正透射电子显微镜在原子尺度级别观察CrN/α-Al2O3(1120 )、CrN/MgO(111)、CrN/α-Al2O3(0001)三个体系中相界面的微观结构，能够观察和分析相界面上位错等缺陷。每个体系的相界面都从两个相互垂直的方向进行观察，并使用分析软件对实验数据进行分析。
实验结果表明：
1) CrN/α-Al2O3(1120 )体系取向关系为CrN(111)[112 ][1 10 ]//α-Al2O3 ( 2 1 10 )[0001][ 01 10 ]；界面失配位错为刃型位错，其伯格斯矢量方向平行于相界面；三种方法测量的失配位错间距分别为2.68±0.24nm, 2.61±0.20nm, 2.71±0.22nm；相界面附近与相界面平行的两相晶面间距变大；研究了氮化铬薄膜孪晶界分解前与分解后的层堆垛结构，分解前孪晶界面的结构单元有两种，有的三层为一单元，有的五层为一单元；孪晶界分解后的堆垛结构
呈现五层为一单元；
2) CrN/MgO(111)体系取向关系为CrN(111)[112 ][1 10 ]//MgO(111)[112 ][1 10 ]，界面不平整但是大部分界面上均为完整的全共格界面，失配位错的位错间距很大，在9-14nm之间；
3) CrN/α-Al2O3(0001)体系取向关系为CrN(111)[112 ][1 10 ] // α-Al2O3(0001)[ 2110 ][ 01 10 ]，相界面通过重构，即每个离子都会偏离固有的晶格位置，甚至在垂直于界面方向也存在位移，从而出现弛豫应变。