Luận án tiến sĩ nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các vật liệu phủ ngoài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGỒI LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ VĂN VINH PGS.TSKH PHẠM KHẮC HÙNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Tất số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Trang LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Lê Văn Vinh PGS TSKH Phạm Khắc Hùng, người Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tạo điều kiện làm việc Bộ môn Vật lý tin học, Viện Vật lý kỹ thuật, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dành cho tơi suốt q trình nghiên cứu, thực luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, đồng nghiệp dành tình cảm, động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hồn thành luận án Hà Nội, ngày 26 tháng 02 năm 2016 Nguyễn Thị Trang MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt ký hiệu Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1.Vật liệu phủ cứng siêu cứng 12 1.1.1 Vật liệu phủ nanocomposite 13 1.1.2 Vật liệu phủ đa lớp đồng cấu trúc dị cấu trúc 15 1.1.3 Một số chế tăng cường độ cứng lớp phủ đa lớp 16 1.2 Vật liệu Si3N4, AlSiN CrN/AlBN/CrN 21 1.2.1 Hệ Si3N4 .21 1.2.2 Hệ AlSiN 23 1.2.3 Hệ CrN/AlBN/CrN .25 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI 2.1 Phương pháp ĐLHPT phương pháp HPT .27 2.1.1 Phương pháp ĐLHPT 27 2.1.2 Phương pháp HPT 31 2.2 Các phương pháp phân tích vi cấu trúc mơ hình 31 2.2.1 Hàm phân bố xuyên tâm .31 2.2.2 Số phối trí độ dài liên kết 33 2.2.3 Phân bố góc liên kết 33 2.2.4 Phân bố cầu lỗ hổng .33 2.2.5 Phân bố simplex 36 2.2.6 Phương pháp phân tích lân cận chung (CNA) 37 2.3 Phương pháp mô biến dạng 38 2.3.1 Mô-đun đàn hồi 38 2.3.2 Biến dạng theo trục 39 2.4 Phương pháp chế tạo vật liệu phủ ngồi hồ quang chân khơng plasma .40 2.4.1 Sự hình thành plasma hồ quang catốt 40 2.4.2 Các thành phần hồ quang chân không catốt 41 2.4.3 Q trình lắng đọng vật liệu phủ ngồi 43 2.5 Một số phương pháp phân tích vật liệu phủ ngồi 44 2.5.1 Nhiễu xạ tia X 44 2.5.2 Kính hiển vi điện tử quét kính hiển vi quang học 45 2.5.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua 45 2.5.4 Kỹ thuật phân tích vi mơ thiết bị qt đầu dị điện tử 46 2.5.5 Phổ quang điện tử tia X 46 2.5.6 Thí nghiệm đo độ cứng 47 2.5.7 Thí nghiệm đo ứng suất .48 2.5.8 Thí nghiệm đo độ mịn 48 CHƯƠNG VẬT LIỆU PHỦ NGỒI CrN/AlSiN VÀ CrN/AlBN 3.1 Vật liệu phủ ngồi CrN/AlSiN 49 3.1.1 Chế tạo vật liệu phủ CrN/AlSiN .49 3.1.2 Cấu trúc tính vật liệu phủ ngồi CrN/AlSiN 50 3.2 Vật liệu phủ CrN/AlBN 55 3.2.1 Chế tạo vật liệu phủ CrN/AlBN .55 3.2.2 Cấu trúc tính vật liệu phủ CrN/AlBN 55 CHƯƠNG HỆ AlSiN, CrN/AlBN/CrN VÀ Si3N4 VƠ ĐỊNH HÌNH 4.1 Hệ AlSiN 66 4.1.1 Ảnh hưởng nồng độ Si lên cấu trúc vi mô tính hệ Al1-xSixN 66 4.1.2 Ảnh hưởng trình nguội nhanh lên cấu trúc tính hệ Al1-xSixN 71 4.2 Hệ CrN/AlBN/CrN .83 4.2.1 Xây dựng mẫu CrN/AlBN/CrN 83 4.2.2 Cấu trúc vi mơ AlBN vơ định hình 86 4.2.3 Cơ tính hệ CrN/AlBN/CrN .87 4.3 Hệ Si3N4 vơ định hình 88 4.3.1 Xây dựng mẫu mô Si3N4 88 4.3.2 Cấu trúc vi mô Si3N4 VĐH .89 4.3.3 Tương quan phân bố góc liên kết tỉ phần đơn vị cấu trúc mẫu Si3N4 102 4.3.4 Cơ tính vật liệu Si3N4 VĐH 106 KẾT LUẬN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 121 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐLHPT Động lực học phân tử HPT Hồi phục tĩnh VĐH, vđh- Vơ định hình tt- Tinh thể PBXT Phân bố xuyên tâm SPTTB Số phối trí trung bình CNA Phân tích lân cận chung PBGLK Phân bố góc liên kết PBBKLH Phân bố bán kính lỗ hổng LH Lỗ hổng XRD Nhiễu xạ tia X XPS Phổ quang điện tử tia X SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua HRTEM Kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao EPMA Phân tích vi mơ thiết bị quét đầu dò điện tử SAED Nhiễu xạ điện tử lựa chọn vùng SIMS Khối phổ ion thứ cấp fcc Lập phương tâm mặt h- Lục giác DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Thành phần, chu kỳ hai lớp (Λ), tỉ lệ độ dày (l2/Λ), kích thước 51 hạt lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN Bảng 3.2 Độ cứng, mô-đun đàn hồi, ứng suất lớp phủ đa lớp 53 CrN/AlSiN Bảng 3.3 Thành phần, kích thước hạt, độ cứng, mơ-đun I-âng, ứng suất 57 vật liệu phủ CrAlBN lắng đọng áp suất PN khác nhiệt độ Ts=300 °C Bảng 3.4 Kích thước hạt, mơ-đun I-âng, ứng suất vật liệu phủ 63 CrAlBN nhiệt độ TS khác áp suất PN=1,33 Pa Bảng 4.1 Các đặc trưng cấu trúc mô-đun đàn hồi Iâng Al1-xSixN 69 VĐH: rα,β - vị trí đỉnh hàm PBXT gα,β(r); Zα,β số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng Bảng 4.2 Các đặc trưng cấu trúc mô-đun đàn hồi Iâng Al1-xSixN 75 300 K: rα,β - vị trí đỉnh hàm PBXT gα,β(r); Zα,β số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng Bảng 4.3 Các đặc trưng cấu trúc mô-đun đàn hồi Iâng Al1-xSixN 80 700 K: rα,β - vị trí đỉnh hàm PBXT gα,β(r); Zα,β số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng Bảng 4.4 Các đặc trưng cấu trúc mô-đun đàn hồi Iâng Al1-xSixN 81 900 K: rα,β - vị trí đỉnh hàm PBXT gα,β(r); Zα,β số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng Bảng 4.5 Các hệ số tương tác nguyên tử Cr, Al, B N 84 Bảng 4.6 Đặc tính học hệ CrN/AlBN/CrN với lớp AlBN có cấu 86 trúc khác nhau: d-kích thước tinh thể h-AlBN; E- mô-đun đàn hồi I-âng Bảng 4.7 Các đặc trưng cấu trúc Si3N4 VĐH có mật độ khác 91 nhau: rα-β - độ dài liên kết nguyên tử α-β; Zα-β- SPT trung bình Bảng 4.8 Các đặc trưng cấu trúc Si3N4 VĐH nhiệt độ 92 khác nhau: rα-β - độ dài liên kết nguyên tử α-β; Zα-β- SPT trung bình Bảng 4.9 Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx (Six), liên kết NSiy (Ny) 93 đỉnh PBGLK , Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau, nhiệt độ 300K Bảng 4.10 Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx (Six), liên kết NSiy (Ny) 94 đỉnh PBGLK , Si3N4 VĐH nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 2,40 g.cm-3 Bảng 4.11 Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx (Six), liên kết NSiy (Ny) 94 đỉnh PBGLK , Si3N4 VĐH nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 2,80 g.cm-3 Bảng 4.12 Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx (Six), liên kết NSiy (Ny) 94 đỉnh PBGLK , Si3N4 VĐH nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 3,10 g.cm-3 Bảng 4.13 Tỉ lệ Vvoid/V mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác 102 nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K Bảng 4.14 Các đặc tính học mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác 107 nhiệt độ 300K: E-Mô-đun đàn hồi I âng; σy - ứng suất chảy; σf - ứng suất chảy dẻo Bảng 4.15 Mô-đun đàn hồi Iâng mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K 109 Bảng 4.14 Các đặc tính học mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhiệt độ 300K: E-Mô-đun đàn hồi I âng; σy - ứng suất chảy; σf - ứng suất chảy dẻo Mẫu ρ(g.cm-3) E(GPa) σy(GPa) σf(GPa) M01 2,43 155 3,9 8,1 M02 2,62 183 5,7 9,8 M03 2,82 218 7,3 12,2 M04 3,02 249 9,5 15,9 M05 3,21 274 9,7 15,3 M06 3,40 301 10,3 13,9 Mô 70-320[10] - - khác 118-200[95] - - 280±30; 289±12 - - 118 - 210[84] - - Thực 3,10 [6] nghiệm 1.0 a) -3 2,43 g.cm b) -3 2,43 g.cm -3 -3 3,02 g.cm -3 3,40 g.cm 2,62 g.cm -3 2,82 g.cm 0.8 0.5 -3 3,02 g.cm -3 3,40 g.cm 0.4 0.3 0.4 nPTE/nSi TØ phÇn Si4 0.6 0.2 0.2 0.1 T=300 K T=300 K 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Độ biến dạng Hỡnh 4.32 S phụ thuộc tỉ phần đơn vị cấu trúc SiN4 (a) tỉ lệ nPTE/nSi (b) vào độ biến dạng dạng đàn hồi mẫu M02-M06 Đường cong Si4 có đoạn nằm ngang dài mẫu có mật độ cao Trong đó, khơng xuất đoạn nằm ngang đường cong Si4 mẫu có mật độ thấp Đoạn nằm ngang 107 quan sát thấy SiC tinh thể vơ định hình [132] Hình 4.32(b) cho thấy tỷ lệ nPTE/nSi phụ thuộc vào độ biến dạng mẫu bị biến dạng đơn trục Trong giới hạn đàn hồi, tứ diện nhanh chóng bị bóp méo mẫu bị biến dạng Trong trình biến dạng đàn hồi, mật độ tứ diện cao bị giảm mạnh Do đó, cịn lại lượng nhỏ tứ diện vùng biến dạng dẻo Kết hợp với kết phân tích trên, ta thấy mật độ mẫu tăng độ dài liên kết thay đổi không đáng kể, PBGLK tổng thể, PBBKLH thay đổi nhỏ tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx thay đổi mạnh Như vậy, kết luận tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx ảnh hưởng mạnh đến tính vật liệu Si3N4 VĐH, tỉ phần đơn vị cấu trúc SiN4 ảnh hưởng mạnh đến tính vật liệu Khi mật độ tăng từ 2,43 đến 3,21 g.cm-3, tỉ phần đơn vị cấu trúc SiN4 tăng dẫn đến mô-đun đàn hồi mẫu tăng Tuy nhiên, mật độ tăng đến 3,40 g.cm-3, đơn vị cấu trúc SiN5 chiếm tỉ phần đáng kể, ảnh hưởng đến tính Si3N4 Kết là, mật độ tăng đến 3,40 g.cm-3, tỉ phần SiN4 giảm, môđun đàn hồi E tiếp tục tăng Tiếp theo ảnh hưởng nhiệt độ lên tính vật liệu Si3N4 VĐH tiến hành nghiên cứu Hình 4.33 đường cong ứng suất-biến dạng mẫu 300 K 500 K 700 K 900 K øng suÊt (GPa) 20 300 K 500 K 700 K 900 K 20 300 K 500 K 700 K 900 K 20 15 15 15 10 10 10 5 2,40 g/cm3 2,80 g/cm3 0 0.0 0.1 3,10 g/cm3 0.0 0.1 0.0 0.1 0.2 §é biÕn d¹ng Hình 4.33 Đường cong ứng suất - biến dạng 12 mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau, nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K 108 Si3N4 có mật độ 2,40 g.cm-3; 2,80 g.cm-3 3,10 g.cm-3 nhiệt độ từ 300 K đến 900 K Các đường cong ứng suất-biến dạng thu có dạng giống hình 4.31 Mơ-đun đàn hồi E mẫu xác định thông qua độ dốc đường cong ứng suất-biến dạng vùng tuyến tính, giá trị đưa bảng 4.15 Bảng 4.15 Mô-đun đàn hồi Iâng mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K 2,40 (g.cm-3 ) 2,80 (g.cm-3) 3,10 (g.cm-3) 300 K 115 167 225 500 K 113 163 222 700 K 97 159 217 900 K 96 155 214 Từ bảng 4.15, ta thấy mô-đun đàn hồi tăng mật độ tăng, kết giống kết thu thực biến dạng sáu mẫu M01-M06 Các giá trị E thu nằm khoảng giá trị thực nghiệm (E có giá trị từ 118-210 GPa) [84] giá trị tính tốn mơ (E có giá trị từ 70-320 GPa) [10] Điều ý tương quan mô-đun đàn hồi nhiệt độ ủ mẫu Với mẫu Si3N4 có mật độ 2,40 g.cm-3; 2,80 g.cm-3 3,10 g.cm-3, nhiệt độ tăng từ 300 đến 900 K mơ-đun đàn hồi E giảm 16,5 %; 7,2% 4,9 % tương ứng Như vậy, từ việc tính giá trị môđun đàn hồi quan sát đường cong ứng suất-biến dạng (hình 4.33), ta thấy tính vật liệu Si3N4 VĐH bị ảnh hưởng nhiệt độ khoảng 300- 900 K Mật độ mẫu tăng tính bị ảnh hưởng nhiệt độ Điều phù hợp ta thấy nhiệt độ ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô vật liệu Si3N4 VĐH So sánh mô-đun đàn hồi mẫu xây dựng hai cách khác tốc độ biến dạng khác nhau, nhận thấy chúng tăng mật độ tăng giá trị chúng khác Tại nhiệt độ 300 K, mẫu M11 (mật độ 2,40 g.cm-3) có E nhỏ mẫu M01 (mật độ 2,43 g.cm-3) 25,8%, mẫu M21 (mật độ 2,80 g.cm-3) có E nhỏ mẫu M03 (mật độ 2,82 g.cm-3) 23,4% Sự khác biệt thực nghiệm [6,84] mô [66] 109 Kết luận chương Mô ĐLHPT sử dụng để nghiên cứu chế tăng cường tính hệ Al1-xSixN, CrN/AlBN/CrN, Si3N4 VĐH Nghiên cứu tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx hệ Al1-xSixN thay đổi đáng kể nồng độ Si tăng dẫn đến gia tăng mô-đun đàn hồi hệ Sau trình nung mẫu lên 5000 K, làm lạnh để thu mẫu nhiệt độ 300 đến 900 K, xuất đám tinh thể fcc AlN xen kẽ với đám AlN đám Si3N4 vơ định hình mẫu Al1-xSixN (x=0,1-0,5) Quá trình nguội nhanh gây nên trình tinh thể hóa vùng AlN, kết mơ-đun đàn hồi mẫu thay đổi đáng kể Kết mô cho thấy tính hệ CrN/AlBN/CrN tăng cường kích thước tinh thể AlBN lớp AlBN tăng Đối với hệ Si3N4 VĐH, kết cho thấy cấu trúc vi mô Si3N4 VĐH bị ảnh hưởng nhiệt độ khoảng nhiệt độ từ 300 K đến 900 K Mật độ mẫu Si3N4 tăng ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc vi mô mẫu giảm Từ việc thực biến dạng đơn trục mẫu, cho thấy mô-đun đàn hồi Iâng, ứng suất chảy Si3N4 VĐH tăng với gia tăng mật độ Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx ảnh hưởng mạnh đến tính vật liệu Si3N4 VĐH Kết mơ tính vật liệu Si3N4 bị ảnh hưởng nhiệt độ dải từ 300 đến 900 K Mật độ vật liệu Si3N4 tăng tính bị ảnh hưởng nhiệt độ 110 KẾT LUẬN Luận án đạt kết sau: Chỉ nồng độ Si lớp phủ CrN/AlSiN tăng, độ cứng mô-đun đàn hồi lớp phủ tăng Nồng độ Si khác không, lớp phủ CrN/AlSiN vật liệu phủ siêu cứng Vật liệu phủ CrN/AlBN có độ cứng, mơ-đun đàn hồi thay đổi theo PN TS Khi PN=1,33 Pa, vật liệu phủ CrN/AlBN có độ cứng, mơ-đun đàn hồi cao Các lớp phủ có độ cứng, mơ-đun đàn hồi cao mặt tiếp xúc lớp sắc nét Khi TS tăng từ 300 oC đến 350 °C, xuất tinh thể h-AlN lớp AlBN, kích thước hạt tinh thể, độ cứng mô-đun đàn hồi tăng Giải thích rõ chế tăng cường tính lớp AlSiN vật liệu phủ CrN/AlSiN nồng độ Si tăng thay đổi đáng kể tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx lớp AlSiN Sau nung mẫu Al1-xSixN lên 5000 K, làm lạnh để thu mẫu nhiệt độ 300 đến 900 K, xuất đám tinh thể AlN fcc xen kẽ với đám AlN Si3N4 vơ định hình Q trình nguội nhanh gây nên q trình tinh thể hóa AlN Si3N4 vơ định hình, dẫn đến mơ-đun đàn hồi vật liệu Al1-xSixN tăng cường Giải thích rõ chế tăng cường tính hệ CrN/AlBN/CrN kích thước tinh thể AlBN tăng nguyên tử B khuếch tán vào tinh thể AlN lớp AlBN Khi kích thước tinh thể AlBN tăng, mơ-đun đàn hồi hệ CrN/AlBN/CrN tăng Chỉ cấu trúc vi mơ tính vật liệu Si3N4 VĐH bị ảnh hưởng nhiệt độ khoảng nhiệt độ từ 300 đến 900 K Mật độ mẫu Si3N4 tăng, ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc vi mơ tính mẫu giảm Khi mật độ tăng, mô-đun đàn hồi Si3N4 VĐH tăng Tỉ phần đơn vị cấu trúc SiNx ảnh hưởng mạnh đến tính vật liệu Si3N4 VĐH Kết luận án công bố báo đăng tạp chí chuyên ngành, kỷ yếu khoa học nước quốc tế Trong có báo đăng tạp chí Quốc tế ISI, báo đăng kỷ yếu hội nghị Quốc tế báo đăng tạp chí Quốc gia 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] [2] [3] [4] Lê Thế Vinh (2008) Mô vi cấu trúc số tính chất vật lý hệ Al2O3, GeO2 trạng thái lỏng vô định hình Luận án tiến sĩ vật lý, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thu Nhàn (2011) Mô hệ xít hai ngun ba ngun Luận án tiến sĩ vật lý, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Văn Hồng (2010) Mô ôxit hai nguyên tử trạng thái vơ định hình lỏng Luận án tiến sĩ vật lý, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Viết Huy (2014) Mơ phân bố góc, tỉ phần đơn vị cấu trúc tính vật liệu hai nguyên AOx Luận án tiến sĩ vật lý kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội Tiếng Anh [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] A Karimi et al (2002) Fracture mechanisms in nanoscale layered hard thin films Thin Solid Films Vol 420-421, pp 275-280 A Khan, J Philip, and P Hess (2004) Young's modulus of silicon nitride used in scanning force microscope cantilevers J Appl Phys., Vol 95, pp 1667-1672 A Mazel, P Marti, F Henry, B Armas, R Bonnet, M Loubradou (1997) Nanostructure and local chemical composition of AlN-Si3N4 layers grown by LPCVD Thin Solid Films, Vol 304, pp 256-266 A Nakano, R.K Kalia, P Vashishta (1995) Dynamics and Morphology of Brittle Cracks: A Molecular-Dynamics Study of Silicon Nitride Phys Rev Lett., Vol 75, pp 3138-3141 A Niederhofer, T Bolom, P Nesladek, K Moto, Ch Eggs, D.S Patil S Veprek (2001) The role of percolation threshold for the control of the hardness and thermal stability of super and ultrahard nanocomposites Surf Coat Technol., Vol 146-147, pp 183-188 A Omeltchenko, A Nakano, R K Kalia and P Vashishta (1996) Structure, mechanical properties, and thermal transport in microporous silicon nitridemolecular-dynamics simulations on a parallel machine Europhys Lett Vol 33, pp 667-672 A Pélisson, M Parlinska-Wojtan, H J Hug, J Patscheider (2007) Microstructure and mechanical properties of Al–Si–N transparent hard coatings deposited by magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 202, pp 884-889 A.A Voevodin, S.V Prasad, J.S Zabinski (1997) Nanocrystalline carbide/amorphous carbon composites J Appl Phys Lett Vol 82(2), pp 855-858 Alexander Stukowski (2012) Structure identification methods for atomistic simulations of crystalline materials Modelling and Simulation in Material Science and Engineering Vol 20 (2012), 045021 B Lawn (1993) Fracture of Brittle Solids, Cambridge Univ Press, pp 173 112 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] B Subramanian, R Ananthakumar, V S Vidhya, M Jayachandran (2011) Influence of substrate temperature on the materials properties of reactive DC magnetron sputtered Ti/TiN multilayered thin films Mater Sci Eng B Vol 176, pp 1-7 B Xu et al.(2011) Equilibrium and metastable phase transitions in silicon nitride at high pressure: A first-principles and experimental study Phys Rev B Vol 84, 014113 B.F Coll, R Fontana, A Gates, P Sathrum (1991) (Ti-Al)N advanced films prepared by arc process Mater Sci Eng A Vol 140, pp 816-824 B.S Kim, G S Kim, S Y Lee, B Y Lee (2008) Effects of Al target power on the mechanical and oxidation resistance of the CrN/AlN multilayer coatings Surf Coat Technol Vol 202, pp 5526-5529 C Gautier, J Machet (1997) Study of the growth mechanisms of chromium nitride films deposited by vacuum ARC evaporation Thin Solid Films Vol 295, pp 43-52 C J Fennel, J D Gêzlter (2006) Is the Ewald summation still necessary? Pairwise alternatives to the accepted standard for long-range electrostatics J Chem Phys Vol 124, 234104-(1-12) (2006) C L Chang, C S Huang (2011) Effect of bias voltage on microstructure, mechanical and wear properties of Al–Si–N coatings deposited by cathodic arc evaporation Thin Solid Films, Vol 519, pp 4923-4927 C M Marian, M Gastreich and J D Gale (2000) Empirical Two-Body Potential for Solid Silicon Nitride, Boron Nitride, and Borosilazane Modifications Phys Rev B, Vol 62, pp 3117-3124 C Tritremmel, R Daniel, M Lechthaler, H Rudigier, P Polcik, C Mitterer (2012) Microstructure and mechanical properties of nanocrystalline Al–Cr–B–N thin films Surf Coat Technol Vol 213, pp 1-7 C.-L Chang, C.-S Huang, J.-Y Jao (2011) Microstructural, mechanical and wear properties of Cr–Al–B–N coatings deposited by DC reactive magnetron cosputtering Surf Coat Technol Vol 205, pp 2730-2737 C.-Y Wang, T Yu (1994) Atomic-structure and doping response of grain-boundary in transition-metal Ni Science in China A Vol 37, pp 878-890 D McIntyre, J.E Greene, G Hakansson, J.-E Sundgren, W.-D Munz (1990) Oxidation of metastable single-phase polycrystalline Ti0.5Al0.5N films -kinetics and mechanisme J Appl Phys Vol 67, pp 1542-1553 D N Theodorou and U W Suter (1985) Detailed molecular structure of a vinyl polymer glass Macromolecules, Vol 18, pp 1467-1478 D Wolf, J.F Lutsko (1988) Structurally induced supermodulus effect in superlattices Phys Rev Lett., Vol 60, pp 1170-1173 D.B Lee, T.D Nguyen, S.K Kim (2009) Air-oxidation of nano-multilayered CrAlSiN thin films between 800 and 1000 °C Surf Coat Technol., Vol 203, pp 1199-1204 E A Repnikova, V A Gutrov and Z V Panova (1990) Short-Range Order In Layer Silicon Nitride Phys Status Solidi A, Vol 119, p 113 E.C Paloura, A Mertens, K Holldack (1996) The effect of ion implantation in the microstructure of Si3N4 films: an X-Ray absorption study Nucl Instr and Meth in 113 [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] Phys Res B Vol 113, pp 231 E.O Hall (1951) The Deformation and Ageing of Mild Steel: III Discussion of Results Proc Phys Soc B Vol 64, London, pp 747-753 E.S Pacheco, T Mura (1969) Interaction between a screw dislocation and a bimetallic interfaceJ Mech Phys Solids, Vol 17, pp 163-170 F Alvarez and A A Valladares (2003) First-principles simulations of atomic networks and optical properties of amorphous SiNx alloys Phys Rev B Vol 68, pp 205203 F Alvarez, C C Díaz, A A Valladares, and R M Valladares (2002) Radial distribution functions of ab initio generated amorphous covalent networks Phys Rev B, Vol 65, pp 113108 (1-4) F de Brito Mota, J F Justo, and A Fazzio (1998) Structural properties of amorphous silicon nitride Phys Rev B, Vol 58, pp 8323 F Vaz, L Rebouta, M Andritschky, M.F Da Silva, J.C Soares (1998) Oxidation resistance of (Ti, Al, Si)N coatings in air Surf Coat Technol Vol 98, pp 912-917 G Abadias, C Jaouen, F Martin, J Pacaud, P Djemia, F Ganot (2002) Experimental evidence for the role of supersaturated interfacial alloys on the shear elastic softening of Ni/Mo superlattices Phys Rev B, Vol 65, 212105 G Lehmann et al (2001) Structural and elastic properties of amorphous silicon carbon nitride films Phys Rev B, Vol 64, pp 165305-165310 G Pacchioni and D Erbetta (1999) Electronic structure and spectral properties of paramagnetic point defects in Si3N4 Phys Rev B, Vol 60, pp 12617-12625 G Zhang, L Wang, S.C Wang, P Yan, Q Xue (2009) Structure and mechanical properties of reactive sputtering CrSiN films Appl Surf Sci Vol 255, pp 44254429 G Ziegenhain, A Hartmaier, H.M Urbassek (2009) Pair vs many-body potentials: Influence on elastic and plastic behavior in nanoindentation of fcc metals J Mech Phys Solids Vol 57, pp 1514-1526 G.E Dieter (1996) Mechanical metallurgy, New York: McGraw-Hill, Inc Guanghua Gao (1998) Large Scale Molecular Simulations with Application to Polymers and Nano-scale Materials Doctoral thesis, California Institute of Technology Pasadena, California H Hasegawa, M Kawate, T Suzuki (2005) Effects of Al contents on microstructures of Cr1−XAlXN and Zr1−XAlXN films synthesized by cathodic arc method Surf Coat Technol., Vol 200, pp 2409-2413 H Holleck (1986) Material selection for hard coatings J Vac Sci Technol A Vol 4, 2661 H Holleck, M Lahres, P Woll (1990) Multilayer coatings—influence of fabrication parameters on constitution and properties Surf Coat Technol Vol 41, pp 179190 H Ichimura, I Ando (2001) Mechanical properties of arc-evaporated CrN coatings: Part I - nanoindentation hardness and elastic modulus Surf Coat Technol Vol 145, pp 88-93 114 [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] H Liu, W Tang, D Hui, L Hei, F Lu (2009) Characterization of (Al, Si)N films deposited by balanced magnetron sputtering Thin Solid Films, Vol 517, pp 59885993 H Tsuzuki, P S Branicio, J P Rino (2007) Structural characterization of deformed crystals by analysis of common atomic neighborhood Comput Phys Comm Vol 177 (2007) pp 518-523 H.P Klug, L.E Alexander, X-ray Diffraction Procedures, Wiley, NewYork (1974) I Ohdomari, Y Yamakoshi, T Kameyama and H Akatsu (1987) Structural model of amorphous silicon nitride J Non-Cryst Solids, Vol 89, pp 303-310 I W Park et al (2007) Microstructures, mechanical properties, and tribological behaviors of Cr–Al–N, Cr–Si–N, and Cr–Al–Si–N coatings by a hybrid coating system Surf Coat Technol Vol 201, pp 5223-5227 I.A Krinberg, M.P Lukovnikova (1996) Application of a vacuum arc model to the determination of cathodic microjet parameters J Phys D: Appl Phys Vol 29, pp 2901-2906 I.G Brown (1998) Cathodic Arc Deposition of Films Annu Rev Mat Sci Vol 28, pp 243-269 I.G Brown, X Godechot (1991) Vacuum arc ion charge state distributions IEEE Trans Plasma Sci Vol 19, pp 713-717 J E Daalder (1976) Components of cathode erosion in vacuum arcs J Phys D: Appl Phys Vol 9, pp 2379-2395 J F Justo, F de Brito Mota, and A Fazzio (2002) First-principles investigation of a−SiNx:H Phys Rev B Vol 65, pp 073202:1-073202:4 J K Park, Y.J Baik (2005) The crystalline structure, hardness and thermal stability of AlN/CrN superlattice coating prepared by D.C magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 200, pp 1519-1523 J Lin, W D Sproul, J J Moore (2012) Tribological behavior of thick CrN coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 206, pp 2474-2483 J Musil (2000) Hard and superhard nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 125, pp 322-330 J Musil, M Jirout (2007) Toughness of hard nanostructured ceramic thin films Surf Coat Technol Vol 201, pp 5148-5152 J Musil, M Šašek, P Zeman, R Čerstvý, D Heřman, J.G Han, V Šatava (2008) Properties of magnetron sputtered Al–Si–N thin films with a low and high Si content, Surf Coat Technol Vol 202, pp 3485-3493 J Neidhardt, S Mráz, J.M Schneider, E Strub, W Bohne, B Liedke, W Möller, C Mitterer (2008) Experiment and simulation of the compositional evolution of Ti–B thin films deposited by sputtering of a compound target J App Phys Vol 104, pp 063304 J Patscheider (2003) Nanocomposite hard coatings for wear protection MRS Bull 28, 180-183 J Schiøtz, T Vegge, F D Di Tolla, and K W Jacobsen (1999) Atomic-scale 115 [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] simulations of the mechanical deformation of nanocrystalline metal Physical Review B, Vol.60, 11971-11983 J Vetter, R Knaup, H Dweletzki, E Schnider, S Vogler (1996) Hard coatings for lubrication reduction in metal forming Surf Coat Technol Vol 86-87, pp.739-747 J.E Krzanowski (1991) The effect of composition profile on the strength of metallic multilayer structures Scripta Metall Mater Vol 25, pp 1465-1470 J.-E Sundgren, J Birch, G Hakansson, L Hultman, U Helmersson (1990) Growth, structural characterization and properties of hard and wear-protective layered materials Thin Solid Films, Vol 193–194 , pp 818-831 J.G Sevillano, In: P Haasen, V Gerold, G Kowtorzs, editors (1980) Strength of metals and alloys, Oxford: Pergamon, 819 J.S Koehler (1970) Attempt to Design a Strong Solid Phys Rev B Vol 2, pp 547551 J.-W Lee, C.-H Cheng, H.-W Chen, L.-W Ho, J.-G Duh, Y.-C Chan (2013) The influence of boron contents on the microstructure and mechanical properties of Cr– B–N thin films.Vacuum, Vol 87, pp 191-194 K Polychronopoulou, M.A Baker, C Rebholz, J Neidhardt, M OSullivan, A.E Reiter, K Kanakis, A Leyland, A Matthews, C Mitterer (2009) The nanostructure, wear and corrosion performance of arc-evaporated CrBxNy nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 204, pp 246-255 L A Girifalco and V G Weizer (1959) Application of the Morse Potential Function to Cubic Metals Phys Rev Vol 114 p 687-690 L Giacomazzi and P Umari (2009) First-principles investigation of electronic, structural, and vibrational properties of a-Si3N4 Phys Rev B 80, 144201 L Ouyang and W Y Ching (1996) Systematic approach to generate near-perfect periodic continuous random network models: Application to amorphous Si3N4 Phys Rev B, Vol 54, R15594-97 L.A Donahue, J Cawley, D.B Lewis, J.S Brooks, W.D Munz (1995) Investigation of superlattice coatings deposited by a combined steered arc evaporation and unbalanced magnetron sputtering technique Surf Coat Technol., Vol 76, pp 149158 M Gastreich, J D Gale, and C M Marian (2003) Charged-particle potential for boron nitrides, silicon nitrides, and borosilazane ceramics: Derivation of parameters and probing of capabilities Phys Rev B, Vol 68, 094110:1-094110:17 M Hermann, F Furtmayr, A Bergmaier, G Dollinger, M Stutzmann, M Eickhoff (2005) Highly Si-doped AlN grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy Appl Phys Lett., Vol 86, 192108 M J Demkowicz and A S Argon (2004) High-Density Liquidlike Component Facilitates Plastic Flow in a Model Amorphous Silicon System Phys Rev Lett., Vol 93, 025505 M Misawa, T Fukunaga, K Niihara, T Hirai, and K Suzuki (1979) Structure characterization of CVD amorphous Si3N4 by pulsed neutron total scattering J Non-Cryst Solids, Vol 34, pp 313-321 116 [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] M Nordin, M Larsson, S Hogmark (1998) Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN, TiN/MoN, TiN/NbN and TiN/TaN coatings on cemented carbide Surf Coat Technol., Vol 106, pp 234-241 M Setoyama, A Nakayama, M Tanaka, N Kitagawa, T Nomura (1996) Formation of cubic-AlN in TiN/AlN superlattice Surf Coat Technol., Vol 86, pp 225-230 M Vila, D Ca´ceres, and C Prieto (2003) Mechanical properties of sputtered silicon nitride thin films J Appl Phys., Vol 94, pp 7868-7873 M.L Falk and C.E Maloney (2010) Simulating the mechanical response of amorphous solids using atomistic methods Eur Phys J B, Vol 75, pp 405-413 M.P Allen and D.J Tildesley (1991), Computer simulation of liquids, Oxford University Press, Walton Street, Oxford OX2 6DP N Fukumoto, H Ezura, K Yamamoto, A Hotta, T Suzuki (2009) Effects of bilayer thickness and post-deposition annealing on the mechanical and structural properties of (Ti,Cr,Al)N/(Al,Si)N multilayer coatings Surf Coat Technol Vol 203, pp.13431348 N Umesaki, N Hirosaki and K Hirao (1992) Structural characterization of amorphous silicon nitride by molecular dynamics simulation J Non-Cryst Solids, Vol 150, pp 120-125 O Knotek, E Lugscheider, F Loffler, B Bosserhoff, S Schmitz (1996) Superstoichiometric PVD Carbide coatings Mater Sci Eng., Vol 209, pp 394-398 P K Hung, L T Vinh, N V Huy (2012) The bond angle distribution and local coordination for silica glass under densification Phys Scr., Vol 85, 055703 P K Hung, P N Nguyen and D K Belashchenko (1998), Computer simulation of amorphous alloys Co100-xPx and Co81.5B18.5, Izv Akad Nauk SSSR, Metally, 2, 118121 P Kroll (2001) Structure and reactivity of amorphous silicon nitride investigated with density-functional methods J Non-Cryst Solids, Vol 293-295, pp 238-243 P Vashishta, R K Kalia, A Nakano, J P Rino (2011) Interaction potential for aluminum nitride: A molecular dynamics study of mechanical and thermal properties of crystalline and amorphous aluminum nitride J Appl Phys., Vol 109, 033514 (18) P Vashishta, R K Kalia, and I Ebbsjö (1995) Low-energy floppy modes in hightemperature ceramics Phys Rev Lett., Vol 75, pp 858-861 P Walsh el al (2003) Nanoindentation of silicon nitride: A multimillion-atom molecular dynamics study Appl Phys Lett., Vol 82, pp 118-120 P Yashar, S.A Barnett, J Rechner, W.D Sproul (1998) Structure and mechanical properties of polycrystalline CrN/TiN superlattices J Vac Sci Technol A, Vol 16, pp 2913-2918 P.C Yashar, W.D Sproul (1999) Nanometer scale multilayered hard coatings Vacuum, Vol 55, pp.179-190 Q.G Zhou et al.(2003) Corrosion resistance of duplex and gradient CrNx coated H13 steel Appl Surf Sci Vol 211, pp 293-299 R Karcher, L Ley, and R.L Johnson (1984) Electronic structure of hydrogenated and unhydrogenated amorphous SiNx (0≤x≤1.6): A photoemission study Phys Rev 117 [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] B, Vol 30, pp 1896-1910 R.A Jaccodine, W.A Schlegel (1966) Measurements of strains at Si-SiO2 interface J Appl Phys Vol 37, pp 2429-2434 R.C Cammarata (1986) The Supermodulus Effect in Compositionally Modulated Thin Films Scripta Matall, Vol 20, pp 479-486 R.F Zhang, S Veprek (2007) Phase stabilities and spinodal decomposition in the Cr1−xAlxN system studied by ab initio LDA and thermodynamic modeling: Comparison with the Ti1−xAlxN and TiN/Si3N4 systems Acta Materialia Vol 55, pp 4615-4624 R.L Boxman, P.J Martin, D.M Sanders (1995) Handbook of Vacuum Arc Science and Technology, New York: Noyes Publications R.N Bernett, C.L Cleveland, and Uzi Landman (1985) Structure and Dynamics of a Metallic Glass: Molecular-Dynamics Simulations Phys Rev Lett., Vol 55, 2035 R.W Hoffman (1981) Stress distributions and thin film mechanical properties Surf Interface Anal., Vol 3, pp 62-66 S H Sheng, R F Zhang, S Veprek (2013) Decomposition mechanism of Al1−xSixNy solid solution and possible mechanism of the formation of covalent nanocrystalline AlN/Si3N4nanocomposites Acta Mater Vol 61, PP 4226-4236 S Veprek (1999) The search for novel, superhard materials J Vac Sci Technol A, Vol 17, pp 2401-2420 S Veprek, A Niederhofer, K Moto, P Nesladek, H.D Mannling, T Bolom (2000) Nanocomposites nc-TiN/a-Si3N4/a-and nc-TiSi2 with hardness exceeding 100 GPa and high fracture toughness Mater Res Soc Symp Proc 581, pp 321-326 S Veprek, A Niederhofer, K Moto, T Bolom, H.D Mannling, P Nesladek, G Dollinger, A Bergmaier (2000) Composition, nanostructure and origin of the ultrahardness in nc-TiN/a-Si3N4/a- and nc-TiSi2 nanocomposites with HV=80 to ≥105 GPa Surf Coat Technol., Vol 133-134, pp 152-159 S Veprek, Maritza J.G Veprek-Heijman (2008) Industrial applications of superhard nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 202, pp 5063-5073 S Veprek, Maritza J.G Veprek-Heijman, K Pavla, P Jan (2005) Different approaches to superhard coatings and nanocomposites Thin Solid Films, Vol 476, pp 1-29 S Veprek, P Nesladek, A Niederhofer, F Glatz, M Jilek, M Sima (1998) Recent progress in the superhard nanocrystalline composites: towards their industrialization and understanding of the origin of the superhardness Surf Coat Technol., Vol 108109, pp.138-147 S Veprek, S Reiprich, S Z Li (1995) Superhard nanocrystalline composite materials: The SiN/Si3N4 system Appl Phys Lett., Vol 66, pp 2640-2642 S Zhang, N Chen (2005) Lattice inversion for interatomic potentials in AlN, GaN and InN Chem Phys Vol 309, pp 309-321 S Zirinsky, E A Irene (1978) Selective Studies of Chemical Vapor-Deposited Aluminum Nitride-Silicon Nitride Mixture Films J Electrochem Soc., Vol 125, pp 305-314 118 [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] S.A Barnett, A Madan (1998) Superhard Superlattices Phys World, Vol 11, pp 45-48 S.K Kim, P.V Vinh, J.H Kim, T Ngoc (2005) Deposition of superhard TiAlSiN thin films by cathodic arc plasma deposition Surf Coat Techol Vol 200, pp 13911394 S.K Kim, P.V Vinh, J.W Lee (2008) Deposition of superhard nanolayered TiCrAlSiN thin films by cathodic arc plasma deposition Surf Coat Technol Vol 202, pp 5395-5399 S.K Kim, V.V Le (2010) Deposition of nanolayered CrN/AlBN thin films by cathodic arc deposition: Influence of cathode arc current and bias voltage on the mechanical properties Surf Coat Technol., Vol 204, pp 3941-3946 S.K Kim, V.V Le (2011) Cathodic arc plasma deposition of nano-multilayered ZrN/AlSiN thin films Surf Coat Technol., Vol 206, pp 1507-1510 S.K Kim, V.V Le, P.V Vinh, J.W Lee (2008) Effect of cathode arc current and bias voltage on the mechanical properties of CrAlSiN thin films Surf Coat Technol., Vol 202, pp 5400-5404 S.P Wen, R.L Zong, F.Zeng, Y Gao, F Pan (2007) Evaluating modulus and hardness enhancement in evaporated Cu/W multilayers Acta Mater., Vol 55, pp 345-351 S Li, Y Shi, H Peng (1992) Ti-Si-N films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition Plasma Chem Plasma Process Vol 12, pp 287-297 Sidney Yip et al (2002), Introduction to Modeling and Simulation, MIT OCW, USA T Aiyama, T Fukunaga, K Niihara, T Hirai, and K Suzuki (1979) An X-ray diffraction study of the amorphous structure of chemically vapor-deposited silicon nitride J Non-Cryst Solids, Vol 33, pp 131-139 T Sato, T Yamamoto, H Hasegawa, T Suzuki (2006) Effects of boron contents on microstructures and microhardness in CrxAlyN films synthesized by cathodic arc method Surf Coat Technol Vol 201, pp 1348-1351 T Schulke, P Siemroth (1996) Vacuum arc cathode spots as a self-similarity phenomenon IEEE Trans Plasma Sci., Vol 24, pp 63-64 T.D Nguyen, S K Kim, D B Lee (2010) Oxidation of nano-multilayered CrAlBN thin films between 600 and 1000 °C in air Surf Coat Technol., Vol 205, pp S373S378 T.H Courtney (1990) Mechanical behavior of materials, New York: McGraw-Hill, Inc U Bardi et al.(2005) High-temperature oxidation of CrN/AlN multilayer coatings Appl Surf Sci., Vol 252, pp 1339-1349 U Helmersson, S Todorova, S.A Barnett, J.-E Sundgren, L.C Markert and J.E Greene (1987) Growth of single-crystal TiN/VN strained-layer superlattices with extremely high mechanical hardness J Appl Phys., Vol 62 (2), pp 481-484 V I Ivashchenko, P E A Turchi and V I Shevchenko (2007) Simulations of the mechanical properties of crystalline, nanocrystalline, and amorphous SiC and Si Phys Rev B, Vol 75, 085209 119 [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] V.I Ivashchenko, S Vepřek (2013) First-principles molecular dynamics study of the thermal stability of the BN, AlN, SiC and SiN interfacial layers in TiN-based heterostructures: Comparison with experiments Thin Solid Films, Vol 545, pp 391400 Vo Van Hoang, Nguyen Hung Cuong (2009), Local icosahedral order and thermodynamics of simulated amorphous Fe, Physica B 404, 340-346 W Schintlmeister, O Pacher (1975) Preparation and properties of hard‐material layers for metal machining and jewelry J Vac Sci Technol., Vol 12, pp 743-748 W.C Oliver and G.M Pharr (1992) An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displascement sensing indentation experiments J Mater Res Vol 7, pp 1564-1583 W.-D Munz (1986) Titanium aluminum nitride films: A new alternative to TiN coatings J Vac Sci Technol A, Vol 4, pp 2717-2725 W.D Sproul (1996) New routes in the preparation of mechanically hard films Science Vol 273, pp 889-892 W.M.C Yang, T Tsakalakos, J.E Hilliard (1977) Enhanced elastic modulus in composition‐modulated gold‐nickel and copper‐palladium foils J Appl Phys Vol 48, pp 876-879 X Chu, M.S Wong, W.D Sproul, S.L Rohde, S.A Barnett (1992) Deposition and properties of polycrystalline TiN/NbN superlattice coatings J Vac Sci Technol A 10, pp 1604-1609 X Chu, S.A Barnett (1995) Model of superlattice yield stress and hardness enhancements J Appl Phys Vol 77, pp 4403-4411 [142] X Hou, K -C Chou (2009) Investigation of isothermal oxidation of AlN ceramics using different kinetic model Corr Sci Vol 51, pp 556-561 [143] Y Liu, Y Kang, N Chen (2003) Ab initio interatomic potentials of cubic boron nitride J Alloys Comp Vol 349, pp 17-22 Y Tanaka, N Ichimiya, Y Onishi, Y Yamada (2001) Structure and properties of Al-Ti-Si-N coatings prepared by the cathodic arc ion plating method for high speed cutting applications Surf Coat Technol Vol 146-147, pp 215-221 Y.Y Yang, M.S Wong, W.J Chia, J Rechner, W.D Sproul (1998) Synthesis and characterization of highly textured polycrystalline AlN/TiN superlattice coatings J Vac Sci Technol A, 16, pp 3341-3347 [144] [145] 120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Khac-Hung Pham, (2013) “The structural correlation and mechanical properties in amorphous silicon nitride under densification”, Journal of Non-Crystalline Solids 363, p.6-12 Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Sun-Kyu Kim, Khac-Hung Pham, (2013) “Effect of the Si content on the structure, mechanical and tribological properties of CrN/AlSiN thin films” Surface & Coatings Technology 218, p.87-92 Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Sun-Kyu Kim, (2013) “The influence of nitrogen pressure and substrate temperature on the structrure and mechanical properties of CrAlBN thin films”, Thin Solid Films 548, p.377-384 Nguyen Thi Trang, Le Van Vinh, (2014) “Annealing effects on structure and mechanical properties in Al1-xSixN materials” The 2nd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN), Hanoi, Vietnam Nguyen Thi Trang, Nguyen Thi Thu Ha, Le Van Vinh, Pham Khac Hung, (2015) “Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên cấu trúc tính vật liệu Si3N4 phương pháp mô phỏng” Journal of Science of HNUE, Natural Sci Vol 60, No 4, p 17-24 121 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGỒI Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ... CHƯƠNG VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI CrN/AlSiN VÀ CrN/AlBN 3.1 Vật liệu phủ CrN/AlSiN 49 3.1.1 Chế tạo vật liệu phủ CrN/AlSiN .49 3.1.2 Cấu trúc tính vật liệu phủ CrN/AlSiN 50 3.2 Vật liệu phủ. .. thuộc tính cấu trúc tính vật liệu phủ ngồi CrN/AlBN Luận án ảnh hưởng nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc vi mơ, tính lớp vật liệu AlSiN Đồng thời, luận án rõ ảnh hưởng cấu trúc lớp AlBN đến tính