引言
亚稳态是一种非平衡的相对稳定状态，系统的自由能比平衡态时高。亚稳态可因形成条件的不同而呈多种形式，所表现的性能迥异。在很多情况下，亚稳态材料的某些性能会优于平衡态时的性能。近年来，亚稳态合金材料由于具有较高的理论研究价值和重要的实际应用价值吸引众多的研究者。其中，Ag-Cu亚稳态合金由于其新颖的结构和独特的性质已成为研究的热点。
Ag-Cu亚稳态合金的热力学特性、光吸收特性等的研究已较深入。关于Ag-Cu亚稳态合金在催化剂领域的潜在应用也有很多报道，用Ag-Cu亚稳态合金取代Ag作为催化剂，具有更好的催化性能，在工业上应用已经非常普遍。此外，Ag-Cu亚稳态合金的光学特性也广泛应用于光学过滤器、光学存储器和传感器等。对Ag-Cu亚稳态合金的疲劳行为研究发现它同时表现出高强度、高电传导率和良好的延展性，在脉冲高场磁铁上的应用前景非常可观。
目前，关于Ag-Cu亚稳态合金的制备方法以及对制备工艺的影响因素报道仍不多。作者采用共溅射法制备Ag-Cu亚稳态合金薄膜，用多种仪器和方法，系统研究基片加热温度对Ag-Cu薄膜沉积的影响。
1实验
用共溅射技术于不同温度下在玻璃基底上沉积Ag-Cu薄膜。设备为JGPCC型超高真空磁控溅射系统。溅射前腔体的真空度达2.0×10-5Pa，溅射时工作气压为3.0Pa。Ag和Cu的溅射功率为1∶1。溅射气体Ar的纯度为99.999%，Ag和Cu的靶材纯度为99.999%。靶材的直径为5cm，厚度为3cm。Ag和Cu靶倾斜放置，与基片成45°夹角，到基片的垂直距离为6cm。
用X射线衍射仪测量分析薄膜的结构。用MKII型X射线光电子能谱(XPS)仪分析薄膜的元素组分。用SPI3800N型原子力显微镜表征薄膜的表面形貌，并计算薄膜表面的粗糙度。
2结果与讨论
图1是用共溅射法在玻璃衬底上生长的Ag-Cu薄膜的XRD谱图。a、b分别对应基片加热温度
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为100℃和200℃的Ag-Cu薄膜，其中只有Ag的衍射峰，而无Cu的相关衍射峰。而且随着基片加热温度的降低，Ag的衍射峰明显朝着高角度方向偏移。Ag比Cu的晶格常数大(Ag和Cu的晶格常数分别为0.4085nm和0.3615nm)，因此推断，Ag和Cu之间发生晶格取代，而峰位朝2θ移动应该是晶格收缩导致的，故a、b图形成的应该是Ag-Cu亚稳态合金薄膜。图1c、d、e分别对应基片加热温度为300℃、400℃、500℃的Ag-Cu薄膜，图中分别出现Ag和Cu的衍射峰。因此认为，当温度升高到300℃及以上时，形成的不再是Ag-Cu合金相，而是Ag和Cu的分离相。在对图a,b的推断中，假设Cu元素的存在，为证实这一假设，又进行XPS分析。
图2A、B分别给出对应于不同基片温度的Ag-Cu薄膜的Ag和Cu的XPS精细谱图，通过半定量计算，得到薄膜中Ag和Cu的相对原子含量，见图2C。在XRD谱图中，A和B虽看不见Cu的相关衍射峰，但XPS谱图却证实有Cu元素存在，进一步证明Ag-Cu亚稳态的存在。实验时溅射气压、氩气流量不变，Ag和Cu靶材的功率设置均为1∶1，只是改变基片的加热温度，所以测量得到的Ag、Cu含量的相对变化应该是由基片加热温度造成的，亦即基片加热温度对沉积薄膜的元素相对比值有着显著的影响。对应于存在Ag-Cu亚稳态合金结构的低温区，Ag元素含量随着基片加热温度的升高稍有增加;而对应于高温区，即Ag和Cu呈分离相结构时，随着基片加热温度的升高，Ag元素的含量明显增加。
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图3给出不同基片加热温度的Ag-Cu薄膜的AFM照片。从图3中可见，随着基片加热温度的升高，表面形貌起伏越来越明显，薄膜表面的粗糙度逐渐加大，颗粒直径逐渐增加。图4a、b分别显示Ag-Cu薄膜表面的粗糙度和平均颗粒直径随基片加热温度的变化。
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温度是影响薄膜沉积过程和薄膜组织的重要因素：当温度较低时，形核中心的面密度较大，原子热激活能较低，因此所生成的薄膜表面较为平整；而当温度升高时，形核中心的面密度减小，同时由于温度升高导致原子热激活能增大，薄膜中原子扩散迁移能力增加，相应地颗粒尺寸就会逐渐增大，粗糙度也增加。
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