Comment on Experiment Fundament of Vepreks nc-TiN/a-Si$lt;inf$gt;3$lt;/inf$gt;N$lt;inf$gt;4$lt;/inf$gt; Model and Exceed Diamond Hardness

评 Veprek 的 nc-TiN/a-Si 3 N 4 模型和其 "超过金刚石硬度"的实验基础 李戈扬 (上海交通大学 金属基复合材料国家重点实验室, 上海 200240) 摘 要: 由于报道获得了超过金刚石的硬度, TiN/Si 3 N 4 纳米复合薄膜成为十多年来超硬材料和薄膜材料的重要热点。 本文从实验基础方面对这类薄膜的 Veprek 模型和"超高硬度"进行了评述。在微结构方面, Veprek 提出的非晶 Si 3 N 4 包裹 TiN 纳米晶的结构模型(即 nc-TiN/a-Si 3 N 4 )缺乏足够的实验依据, 直接观察表明: 高硬度薄膜中的 TiN 晶粒并非等 轴晶，而是纳米直径的柱状晶。就 Si 3 N 4 界面相来说也并非以 1 个单分子层(~0.3nm)的非晶态存在, 而是厚度约 3 个 分子层(~0.7 nm)的晶体态, 更重要的是 Si 3 N 4 界面相与相邻的 TiN 晶体形成了共格结构。在制备技术方面, 十余年来 始终没有人在这类材料中重复出 Veprek 超过金刚石硬度的结果, Veprek 不仅将其归咎于缺乏足够高的沉积温度和氮 分压, 甚至归咎于薄膜中存在不可避免的微量氧, 但也缺乏足够的直接证据。