题目：Co+C离子注入对TiN薄膜微观结构影响的研究

TiN是一种高硬度、耐磨蚀的薄膜材料。广泛应用于提高切削工具、轴承和齿轮等表面耐磨性，以及装饰、光学和微电子学领域。离子注入后能显著提高材料表面的硬度、耐磨性、抗氧化等性能。选择适当的2种或2种以上离子注入来提高耐磨性,硬度和抗氧化性的效果优于单独注入1种离子。 本文采用多弧离子镀设备，制备了TiN薄膜，并进一步采用MEVVA源离子注入技术，在TiN薄膜上分别注入Co+C以及Co离子。通过XRD、SEM、TEM、显微硬度计等手段对薄膜的相结构、微观形貌、硬度进行了测试，并对离子注入后TiN薄膜硬度的提高和致硬机理从微观上做了初步探讨，得出以下结论： 1) 通过显微硬度计的测定，在所制备的四组试样中，随着Co注入剂量的增加，TiN薄膜的硬度明显提高，而Co+C双元离子注入比Co离子注入对薄膜硬度提高更明显。 2) 通过TEM观察，可以清楚地看到典型TiN的粗大柱状晶结构，而离子注入后在TiN薄膜中出现了细长的纳米纤维丛结构，而在薄膜的最外沿呈现多晶结构，均说明有新的纳米析出相形成。而新相的形成将阻滞位错在晶格中的运动，提高了硬度。通过电子衍射谱分析，发现衍射环较细，说明试样的细晶粒较多,晶粒细化是因为离子注入激烈的碰撞将导致TiN薄膜中晶粒的细化，晶界是位错移动的障碍，随着晶粒细化所引入的晶界的增加，位错的运动将更加困难，硬度明显提高。 3) 通过EDS能谱分析，发现Co的质量百分比有14%，原子百分比占4.4%，比例很小。但同时在TiN薄膜中Co含量呈现高斯分布，Co离子的移动特点是沿位错移动，移动速度快，从而使注入离子分布的范围加大加宽，所以也使其对TiN薄膜的改性层远远超出注入范围，从而使硬度有了很大的提高。　 4) 通过TiN薄膜X射线衍射谱分析，有很明显的TiC衍射峰。TiC不但阻滞了位错在晶格中的运动，而且能同位错发生弹性相互作用。因此，新的析出相TiC的出现提高了TiN薄膜的硬度。