等离子体源离子渗氮合成硼碳氮薄膜的研究

采用等离子体源离子渗氮，即低能（1-3keV）、超大剂量（10^(19)～10^(20)ions．cm^(-2)）氮离子注入-同步热扩散技术，在300～500℃处理碳化硼薄膜，合成了硼碳氮三元薄膜．俄歇电子能谱和漫反射富氏变换红外光谱分析表明，合成的硼碳氮薄膜是碳硼比固定，氮含量可控的非晶态薄膜．300℃渗氮的薄膜由sp^2型的硼、碳、氮微区构成，而500℃渗氮的薄膜则由sp^3和sP^2型复合的微区组成．较高的渗氮工艺温度促进sP^3型结构的形成，渗氮工艺时间对薄膜结构的影响不显著．

射频磁控溅射制备硼碳氮薄膜

采用射频磁控溅射技术,用六角氮化硼和石墨为溅射靶,以氩气(Ar)和氮气(N2)为工作气体,在Si(100)衬底上制备出硼碳氮薄膜。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对样品结构、组分进行了分析。结果表明,样品的组成原子之间实现了原子级化合,且薄膜为乱层石墨结构。样品中B、C、N的原子比近似为1∶1∶1。

沉积参量对硼碳氮薄膜光透过性质的影响

采用射频磁控溅射技术，用六角氮化硼和石墨为溅射靶，以氩气（Ar）和氮气（N2）为工作气体，在玻璃衬底上制备出硼碳氮（BCN）薄膜。通过改变氮气分压比、衬底温度及沉积时间，研究了沉积参量对薄膜光透过性质的影响。利用X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）及可见-近红外透过光谱对薄膜进行了表征。实验结果表明，所制备薄膜在400～1000nm波段具有较高透过率。并且沉积参量对BCN薄膜的透过性能有很大影响，适当改变沉积参量能获得透过率高于90％的BCN薄膜。在固定其它条件只改变一个沉积参量的情况下，得到制备具有较高透过率的BCN薄膜的最佳沉积条件：氮气分压比为1／3、沉积温度为300℃、沉积时间为1h。

硼碳氮薄膜的制备及其光透过性质研究

利用射频磁控溅射方法以不同的氮气分压比（1/10-2/3）在玻璃衬底上制备出一组硼碳氮薄膜.傅里叶变换红外光谱测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合.氮气分压比对薄膜的组分和透过率有很大影响,其通过改变薄膜组分而影响透过率,并且碳原子数小的样品具有较高的透过率.

硼碳氮薄膜的内应力研究

采用射频磁控溅射技术制备出硼碳氮(BCN)薄膜。傅里叶红外吸收光谱(FTIR)测量发现样品的组成原子之间实现了原子级化合,扫描电子显微镜(SEM)测量发现样品与衬底间存在较大的内应力。样品剥落后,应力的消除使红外吸收峰向低波数移动。实验还发现,对新制备的硼碳氮薄膜进行600℃热处理能有效释放薄膜中的压应力。

合成硼碳氮体系薄膜的XPS研究

采用 Ｘ 射线光电子谱（ Ｘ Ｐ Ｓ） 分析３００ ～５００‘ Ｃ 等离子体源离子渗氮硼和碳化硼薄膜合成的氮化硼和硼碳氮薄膜利用合成薄膜成分可控的特点， 研究 Ｂ、 Ｃ、 Ｎ 对薄膜的 Ｘ Ｐ Ｓ影响结果表明， Ｘ Ｐ Ｓ分析合成氮化硼薄膜能够确定其化学组成， 但不能确定ｓｐ２ 和ｓｐ３ 型键合结构特性； Ｘ Ｐ Ｓ 分析硼碳氮薄膜能够确定其成分和结构特性在较高的工艺温度下， 等离子体源离子渗氮合成的硼碳氮薄膜具有ｓｐ２ 和ｓｐ３

氮气分压比对硼碳氮薄膜的组分及光学带隙的影响

采用射频磁控溅射方法以不同的氮气分压比（1/10-2/3）制备出一组硼碳氮薄膜.傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合.XPS测量结果表明,所有样品中的B、N原子比近似为1∶1,其化学配比为BCxN（0.16〈x〈1.46）.紫外/可见/近红外分光光度计用于测量样品的吸收光谱.由吸收谱线在低能区域（2.0-3.0 eV）的光吸收,利用关系作图法求出光学带隙Eopt范围为0.17-0.83 eV.氮气分压比对薄膜的组分和光学带隙有很大影响,其通过改变薄膜组分而影响光学带隙,并且碳原子数小的样品具有较宽的光学带隙.以氮气分压比为1/3条件下制备的样品中碳原子数最小,它的光学带隙最宽为0.83 eV.

射频功率对硼碳氮薄膜的组分和厚度的影响

利用射频磁控溅射方法以不同的射频功率（80～130W）在硅衬底上制备出一组硼碳氮（BCN）薄膜．傅里叶红外吸收光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合．射频功率对薄膜的组分和厚度有很大影响，二者随射频功率的增大而呈规律性变化．B、N元素含量高、C元素含量低的硼碳氮薄膜较厚．并且，射频功率为110W条件下制备的硼碳氮薄膜中C元素含量最低，薄膜最厚．

硼碳氮薄膜的制备与表征

用电子束蒸发的方法在单晶硅(100)基片上制备了硼碳氮薄膜,通过椭圆偏振仪、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外光谱仪(FTIR),测试分析了薄膜厚度均匀性、成分与结构。结果表明,薄膜均匀性较好,薄膜的沉积速率非常慢;薄膜在衬底温度为常温下沉积已是晶态的,随着衬底温度升高到450℃,其结晶性逐渐增强;薄膜不是石墨与BN的混和膜而是C、B、N相互结合成键。

射频磁控溅射制备硼碳氮薄膜的拉曼光谱研究

硼碳氮(BCN)三元化合物薄膜具有原子可调组成比,并且能够展现出相应的材料特性,因此在力、热、光、电子学等领域拥有广阔的应用前景。本文采用射频磁控溅射法在硅衬底上通过调节通入的氮气流量,合成了一系列不同组分的BCN薄膜。发现随氮气流量的增加,所制备的BCN薄膜中氮原子浓度最高可达~14 at.%。为探讨BCN三元体系中的结构性质变化,利用拉曼光谱系统地研究了不同氮气流量所制备的BCN薄膜。结果表明,随氮的逐渐引入,除常见的拉曼D峰和G峰外,光谱中还出现了N=N的拉伸振动模式。另外,样品的无序度也导致了拉曼光谱发生了整体的变化。

磁控溅射沉积参数对硼碳氮薄膜沉积速率的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元硼碳氮(B-C-N)薄膜,通过改变靶功率、基体偏压、沉积温度和励磁线圈电流,在相同沉积时间内得到不同厚度的薄膜。采用纳米压入仪分析了沉积参数改变对B-C-N薄膜沉积速率的影响规律。结果表明,在低靶功率和高励磁电流的条件下沉积的薄膜,随着靶功率和励磁电流的增加薄膜沉积速率呈线性增长;薄膜的沉积速率随基体偏压的增加呈抛物线状下降;薄膜的沉积速率受基体是否升温影响很大,而受基体所加温度大小影响较小。

BC_xN薄膜的紫外透过光谱研究

利用射频磁控溅射方法以不同的溅射功率(80～130W)制备出具备紫外增透性能的BCN,BC2N和BC3N薄膜。傅里叶红外吸收光谱和X射线光电子能谱测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合。溅射功率对薄膜的组分和紫外增透性能有很大影响,其通过改变薄膜组分而影响紫外增透性能,且碳原子数小的样品紫外增透性能好。以110W条件下制备的BCN薄膜中碳原子数最小,它的紫外增透性能最好,在200～350nm波段附近平均透过率比玻璃提高了将近40%。

FTIR法研究BCN薄膜的内应力

采用射频磁控溅射技术，用六角氮化硼和石墨为溅射靶，以氩气（Ar）和氮气（N2）为工作气体，在Si（100）衬底上制备出硼碳氮（BCN）薄膜。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）考察了不同沉积参数（溅射功率为80～130W、衬底温度为300-500℃、沉积时间为1～4h）条件下制备的薄膜样品。实验结果表明，所制备薄膜均实现了原子级化合。并且沉积参数对BCN薄膜的生长和内应力有很大影响，适当改变沉积参数能有效释放BCN薄膜的内应力。在固定其他条件只改变一个沉积参数的情况下，得到制备具有较小内应力的硼碳氮薄膜的最佳沉积条件：溅射功率为80W、衬底温度为400℃、沉积时间为2h。

超硬材料薄膜涂层研究进展及应用

CVD和PVDTiN ,TiC ,TiCN ,TiAlN等硬质薄膜涂层材料已经在工具、模具、装饰等行业得到日益广泛的应用 ,但仍然不能满足许多难加工材料 ,如高硅铝合金 ,各种有色金属及其合金 ,工程塑料 ,非金属材料 ,陶瓷 ,复合材料 (特别是金属基和陶瓷基复合材料 )等加工要求。正是这种客观需求导致了诸如金刚石膜、立方氮化硼 (c-BN )和碳氮膜 (CNx)以及纳米复合膜等新型超硬薄膜材料的研究进展。本文对这些超硬材料薄膜的研究现状及工业化应用前景进行了简要的介绍和评述。

沉积温度对BC_2N薄膜的生长和附着性的影响

应用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积法在硅、金刚石衬底上合成了 BC2 N薄膜 .X-射线衍射、红外谱分析表明较高的温度有利于 BC2 N化合物的成核和生长 .高温制备的薄膜的化学组分主要为 BC2 N,B,C和 N原子间互相结合成键 ,但与硅衬底的附着力很差 .选择热膨胀系数与硅接近的金刚石作为过渡层沉积 BC2 N多层膜时 ,逐层提高生长温度 ,不仅提高了薄膜中 BC2 N的含量 。

硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积及其光学性能

采用脉冲激光沉积技术,在Si（100）和石英基片上制备了硼碳氮薄膜（BCN）。利用X射线衍射（XRD）,傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见分光光度计对BCN薄膜进行了表征,研究了激光能量密度对BCN薄膜沉积速率、组分、结构和光学性能的影响。FTIR和XPS分析结果表明BCN薄膜中包含B-C,C-N和N-B化学键,说明实现了B、C和N的原子级化合。当激光能量密度从1 J/cm2增加到6 J/cm2时,BCN薄膜的沉积速率加快,N含量由7.2%增加到15%,光学禁带宽度（Eg）从4.02 eV降低到3.82 eV,Eg的降低主要与BCN薄膜中碳含量的增加有关。

离子束辅助脉冲激光沉积硼碳氮薄膜

以烧结B4C为靶材料、在氮离子束辅助下用脉冲激光沉积方法制备了三元化合物硼碳氮(BCN)薄膜。用X光电子谱和傅立叶变换红外谱方法表征了制备的薄膜。结果表明,膜层中包含B-C、N-C、B-N键等复合结构,以B-C-N原子杂化的形式结合成键,而并非各种成分的简单混合。还探讨了成膜过程和相关机理,离子束中的活性氮有效地和脉冲激光对B4C靶烧蚀产生的硼和碳结合成键,氮离子束的辅助还能在一定程度上抑制氧杂质进入膜层,给衬底适当加温有利于提高氮的含量并影响薄膜的化学结构。

工作气压对磁控溅射法制备硼碳氮薄膜结晶度的影响(英文)

本文用六方氮化硼和石墨靶材采用射频(频率为13.56 MHz)磁控溅射法沉积硼碳氮薄膜,得到的硼碳氮薄膜可用红外,拉曼表征。工作气压从0.2 Pa升高到6.0 Pa。我们可以观察到工作气压可以明显的改变硼碳氮薄膜的晶体结构和结晶度。硼碳氮薄膜的半高宽随工作气压的增加而变化并且在工作气压1.0 Pa时得到较好结晶度的薄膜。