高能氮离子轰击对四面体非晶碳膜的表面改性和摩擦系数影响

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1、物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援远渊圆园员员冤摇园远远愿园源高能氮离子轰击对四面体非晶碳膜的表面鄢改性和摩擦系数影响的研究员冤圆冤覮员冤员冤员冤员冤员冤韩摇亮摇陈摇仙摇杨摇立摇王炎武摇王晓艳摇赵玉清员冤渊西安交通大学电子与信息工程学院电子物理与器件教育部重点实验室袁西安摇苑员园园源怨冤圆冤渊西安电子科技大学技术物理学院袁西安摇苑员园园苑员冤渊圆园员园年愿月员愿日收到曰圆园员园年怨月员远日收到修改稿冤猿摇摇利用过滤阴极真空电弧技术制备了泽责键含量不小于愿园豫的四面体非晶碳渊贼葬鄄悦冤膜

2、援利用冷阴极潘宁离子源产生不同能量的氮离子对制备的贼葬鄄悦薄膜进行轰击袁通过载射线光电子能谱和原子力显微镜对薄膜表面结构与形貌进行分析研究援研究表明袁随着氮离子的轰击能量的增大袁薄膜中的悦晕键结构略有增大袁形成了轻晕掺杂曰同猿圆时袁在薄膜表层发生了泽责键结构向泽责键结构的转化曰薄膜的表面粗糙度在经过氮离子轰击后从园郾圆灶皂减小至园郾员愿灶皂袁然后随着轰击能量的增大袁表面的粗糙度又增大到园郾猿猿灶皂援氮离子轰击前后的贼葬鄄悦薄膜的摩擦系数发生显著改变袁从轰击前的园郾园怨灶皂左右增大至园郾员远灶皂左右袁但是轰击后

3、的薄膜的摩擦系数与氮离子轰击能量没有明显的依赖关系援关键词院四面体非晶碳袁载射线光电子能谱袁摩擦系数孕粤悦杂院远愿郾缘缘郾原葬袁愿员郾源园郾孕择行轰击袁薄膜的表面成分及结构将产生较大变化袁员郾引言同时对薄膜的摩擦系数也有较大影响援说明高能氮离子轰击对贼葬鄄悦薄膜产生了材料表面改性的作用袁四面体非晶碳渊贼葬鄄悦冤膜具有超高硬度袁以及良该工艺对进一步研究贼葬鄄悦特性具有重要的价值援好的电学特性和热稳定性袁在机械和电子等工业领咱员要猿暂域具有广阔的应用前景援在四面体非晶碳膜的圆郾实验部分沉积中袁通过改变工艺参数和方

4、法袁可以使薄膜的电学及力学特性改性援薄膜的力学特性主要与其含利用过滤阴极真空电弧技术制备贼葬鄄悦薄膜袁阴猿有的泽责键相关袁而电学和光学特性主要与其含有极采用纯度为怨怨郾怨怨豫的石墨袁磁过滤器采用杂形圆的泽责键相关援在贼葬鄄悦薄膜沉积时袁可以掺杂金属元弯管袁基片材料为单晶硅单面抛光片援基片使用无圆素袁诱导泽责键形成袁改变贼葬鄄悦薄膜的力学特性袁降水乙醇和丙酮进行超声清洗各员缘皂蚤灶袁吹干后放入咱猿暂原猿低薄膜的内应力袁如果掺杂硼袁磷等非金属元素真空室袁待真空室的本底气压降至员园孕葬袁开始沉咱源暂可以改变贼葬鄄悦

5、薄膜的电学特性援在薄膜沉积的同积贼葬鄄悦薄膜袁此时设置阴极电弧电流怨园粤袁基片施圆时袁输入一定量的氮气和氩气也可以增加薄膜泽责加圆园园灾的直流脉冲偏压袁沉积薄膜的厚度为愿园咱缘暂键的含量袁改变贼葬鄄悦薄膜的力学和光学特性援灶皂援沉积后的贼葬鄄悦薄膜进行氮离子轰击处理袁氮离但采用高能氮和氩粒子轰击贼葬鄄悦薄膜袁对薄膜子由潘宁冷阴极离子源产生袁引出束流圆园皂粤袁氮离表面结构改变和对摩擦系数影响的研究还较少援本子轰击能量分别设定为员园园园袁员源园园袁员愿园园和圆圆园园猿文采用高能氮离子轰击泽责键高于愿园豫的贼葬鄄悦

6、薄藻灾袁轰击时间均为圆皂蚤灶援氮离子轰击前后的样品利膜袁研究结果表明袁通过高能氮离子对贼葬鄄悦薄膜进用渊英国粤曾蚤泽哉造贼则葬运则葬贼燥泽型冤载射线光电子能谱仪鄢陕西省野员猿员员缘冶科技创新工程重大科技专项渊批准号院圆园园怨在阅运郧鄄圆怨冤资助的课题援覮耘鄄皂葬蚤造院澡造泽凿赠岳员远猿援糟燥皂訫圆园员员中国物理学会悦澡蚤灶藻泽藻孕澡赠泽蚤糟葬造杂燥糟蚤藻贼赠摇澡贼贼责院辕辕憎怎造蚤曾遭援蚤责澡赠援葬糟援糟灶园远远愿园源鄄员摇摇摇摇物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援远渊圆园员员冤摇园远远

7、愿园源渊载孕杂冤进行结构分析袁为了不影响实验结果袁在载孕杂分析前样品未经氩离子刻蚀援利用粤早蚤造藻灶贼缘缘园园接触式原子力显微镜观察薄膜的表面形貌袁摩擦系数采用宰栽酝鄄圆耘微型摩擦磨损试验仪测定袁仪器为球鄄盘式袁对偶摩擦材料为直径源皂皂的郧悦则员缘钢球袁测试载荷为圆晕袁转速为愿园园则葬凿辕皂蚤灶袁旋转半径为源皂皂援猿郾实验结果与讨论图员摇实验中各样品贼葬鄄悦薄膜的载孕杂的悦员泽光谱摇其中曲线葬猿郾员郾样品结构的载射线光电子能谱渊载孕杂冤分析为未用氮离子轰击袁遭为氮离子轰击能量为员园园园藻灾袁糟为氮离子薄膜的结

8、构可以通过载射线光电子能谱来表轰击能量为员源园园藻灾袁凿为氮离子轰击能量为员愿园园藻灾袁藻为氮离咱远暂子轰击能量为圆圆园园藻灾征袁图员所示为氮离子轰击前和轰击后的贼葬鄄悦薄膜样品的载孕杂的悦员泽谱援从图员中可以看出袁悦员泽的峰位随着氮离子轰击能量的增加而向低结合能移动渊曲线葬到藻的偏移量大约为园郾远藻灾冤袁这说明猿薄膜中的泽责含量随着氮离子轰击能量的增大而减小袁这一结果与文献咱苑暂一致援氮离子轰击之