近年来,MgZnCa非晶合金引起了大量关注。一方面是因为其媲美于人体骨骼的一系列参数,如其杨氏模量大约在20-30 GPa、剪切模量大约在9-14 GPa。另一方面得益于其中Mg和Ca(密度范围1.6—2.4g/cm3)两种轻金属元素在人体中具有优异的生物相容性,使其在生物材料领域具有潜在的应用。例如,Mg基非晶合金薄膜(TFMGs)可以沉积在镁合金表面,植入人体后可以显著的改善镁合金的生物降解性。而且在机体愈合期间,Mg基非晶合金涂层还会阻碍皮下气泡的产生。此外,其独特的力学性能也可以应用在在微型机电系统(MEMS)中。由于块体非晶合金存在尺寸极限和与脆性材料相似的力学性能,极大的限制了其应用。最近的研究发现非晶合金存在尺寸效应,即当其尺寸减小到纳米尺度时,它的变形模式由局域的剪切带变形转换为均匀一致的塑性变形并带来力学性能的极大改善。近年来,非晶合金薄膜(TFMGs)逐渐被研究者所注意。本文对Mg基TFMGs的结构和形貌等进行了系统性的研究,得到以下主要成果。(1)本文使用原子力探针显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对一系列厚度的Mg基TFMGs的表面形貌和横截面形貌进行了表征并且得到表面粗糙度的数据,揭示了非晶合金薄膜的生长机理,发现了随着薄膜厚度的增加,其表面粗糙度增大。由SEM表征发现,当薄膜厚度从40nm增加到400nm的过程中,其表面颗粒状结构的平均粒径尺寸由20 nm变为30 nm,当薄膜的厚度继续增加,其平均粒径尺寸不发生变化。另外由400 nm-1600 nm薄膜的横截面表征得到,其柱状体的平均尺寸大小和表面颗粒尺寸大小非常一致,且其分布范围保持一致。(2)本文使用X射线反射(XRR),扩展边X射线吸收精细结构(EXAFS)和从头算分子动力学(Ab initio MD)方法对薄膜的结构进行更深入的研究。通过分析XRR数据发现,当薄膜厚度从40nm增加到400nm的过程中,薄膜中的平均原子间距逐渐增大,当薄膜的厚度继续增加,其平均原子间距基本保持不变,其趋势与得到薄膜的表面颗粒状结构的尺寸变化十分一致。通过Zn边的XAFS数据发现,其r空间r值也在400 nm处出现转折。而后使用从头算分子动力学模拟得到了 Mg基块体非晶合金(包含200个原子的系统)的团簇分布和含量变化。以从头算分子动力学模拟的结果建立一个模型,用该模型来拟合得到的Zn边XAFS谱图,反演得到了以Zn为中心的多面体周围的Zn-Zn,Zn-Mg配位数和平均原子间距的变化,其变化很好的揭示了 Mg基TFMGs的结构在400 nm的厚度存在变化,而且随着薄膜厚度的继续增加,薄膜的结构和表面形貌不再发生变化。