piii-d方法合成氮掺杂碳基薄膜的表面特性(1)

《piii-d方法合成氮掺杂碳基薄膜的表面特性(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３２卷增刊２机械工程材料Ｖ０１．３２Ｓｕｐｐｋ２２００８年７月ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｌ．２００８ＰＩＩＩ—Ｄ方法合成氮掺杂碳基薄膜的表面特性文峰Ｌ２。黄楠２，孙鸿２，王进２（１．热带生物资源教育部重点实验室，海南大学材料与化工学院，海南海口５７０２２８；２．材料先进技术教育部重点实验室，四川成都６１００３１）摘要：采用等离子浸没离子注入和沉积（ＰＩＩＩ－Ｄ）方法在室温下合成了氮掺杂碳基薄膜。薄膜的厚度大约２００ｎｌＴｌ；采用路易斯酸碱对的方法深入研究了薄膜的表面

2、能；用拉曼光谱和ｘ射线光电子能谱分析了薄膜的成分和结构。结果表明：薄膜内氮的掺杂含量和ｓｐ２簇并不是随氮气流量增加而持续增加；带隙宽度与薄膜表面能中的酸碱分量比有较好的相关性。，关键词：薄膜；表面能；拉曼光谱；带隙中图分类号：ＴＧｌ４６．１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３７３８（２００８）增刊２－００８３－０３ＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎ－ｄｏｐｅｄＣａｒｂｏｎＦｉｌｍｓＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙＰＩＩＩ＿ＤＷＥＮＦｅｎＦ”，ＨＵＡＮＧＮａｎ２，ＳＵＮＨｏｎ９２，ＷＡＮＧＪｉｎ２（

3、１．ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＴｒｏｐｉｃＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＥｄｕｃａｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙ，ＨａｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ５７０２２８，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｌｍｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｕｓｉｎｇｐｌａｓｍａｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｏｎｉｍｐｌａｎ

4、ｔａｔｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＩＩＩ－Ｄ）ａｔｌｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｆｉｌｍｓｗａｓａｂｏｕｔ２００ｎｌｎ．Ｌｅｗｉｓａｃｉｄ／ｂａｓｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔＯｓｔｕｄｙｆｉｌｍｓ’ｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙｄｅｅｐｌｙ－Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒａ，Ｘ－ＲａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａｗｅｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔＯａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓ，ｔｈｅｒｅｓｕ

5、ｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｏｐｅｄＮｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｐ２ｃｌｕｓｔｅｒｏｆｔｈｅｆｉｌｍｄｉｄｎｏｔｉｎｃｒｅａｓｅｃｏｎｔｉｎｕａｌｗｉｔｈＮｆｌｏｗ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ－ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒｓｈｏｗｅｄｔｈｅｇｏｏｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂａｎｄｇａｐａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆａｃｉｄｔＯａｌｋａｌｉｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓ’ｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｌｍｓ；ｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ；ｒａｎ姗ｓｐｅｃｔｒ

6、ａ；ｂａｎｄｇａｐＯ引言ａｐｐｒｏａｃｈ（Ｌ、Ⅳ－ＡＢ，简称路易斯酸碱对）的方法研究表面能还未见报道。通过酸碱对计算可以得到薄膜Ｌｉｕ等［１］在１９８９年通过理论计算得出具有肛Ｃ３Ｎ４结构的碳氮薄膜其弹性模量可超过天然金刚石，引起了众多研究者的极大兴趣。等离子增强化学气相沉积、直流磁控溅射［２’３］等多种方法被用于合成碳氮薄膜。多年的研究表明，碳氮薄膜具有宽带隙、高的热导性、高强度、高分解温度、耐腐蚀和耐磨损及高硬度［４］等优越的性能，目前已在计算机硬盘制造等工业领域得到广泛应用［３］。目前在碳氮薄膜的研究中，

7、采用Ｌｉｆｓｈｉｔｚ－ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ／ａｃｉｄ－ｂａｓｅ收稿日期：２００８－０６－２０基金项目：海南省自然科学基金资助项目（８０６２８）；国家自然科学基金资助项目（３０２７０３９２）｝海南省教育厅高校资助项目（Ｈｊｋｊ２００７０１）作者简介：文峰（１９７６一），男，陕西汉中人，博士．表面在与其他材料接触时接收和释放电子的趋势大小［５］。所以，作者采用等离子浸没离子注入和沉积（ＰＩＩＩ—Ｄ）方法在不同氮气流量下合成了系列碳基薄膜，运用不同的手段研究了工艺参数对薄膜表面能、成分和结构的影响。１试样制备与试验

8、方法１．１试样制备采用ＰＩＩＩ＿Ｄ方法在Ｓｉ（１００）薄片和玻璃上合成了氮掺杂碳基薄膜。由高纯石墨（９９．９％）作为碳源在阴极弧源产生碳的等离子体，经过磁过滤弯管过滤掉那些有害的宏观大颗粒后到达基体表面。硅片放人真空室之前将样品部分覆盖以备使用台阶仪测定薄膜厚度。而后用氩离子对硅片表面进行溅射清洗以去除表面污染。基础真空大约６．４×１０～Ｐａ，・８３‘文峰，等：ＰＩＩＩ—Ｄ方法合成氮掺