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。

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．

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。

氮气流量对类富勒烯碳氮薄膜结构及力学性能的影响

目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机研究了CNx薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果类富勒烯CNx薄膜中存在sp2 C—C、sp2 N—C和sp3 C—N化学键,类富勒烯结构的CNx薄膜的ID/IG比值较高且G峰向低峰位移动。随着氮气流量的增加,薄膜的硬度和弹性恢复系数先增大后减小,薄膜的硬度和弹性恢复系数越高,其磨损率越低。结论氮气流量为10 m L/min时制备的CNx薄膜具有较高的硬度和弹性恢复系数以及较低的摩擦系数和磨损率。在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜能显著提高其表面强度。

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.

碳氮薄膜的制备及其拉曼光谱研究

使用自行设计的真空系统 ,采用弧光放电等离子体的方法 ,成功制备了表面光滑致密的碳氮薄膜 .牛顿环干涉图样进一步验证了薄膜厚度的均匀性 .拉曼光谱显示了 3个主要的散射峰和几个相对较弱的峰 ,拉曼光谱分析表明 ,膜的结构是一种无定形非晶碳氮膜 ,碳原子与氮原子在薄膜中以各种不同的键态存在 .通过比较样品不同区域的拉曼光谱图发现 ,谱图几乎没有变化 。

基体温度对碳氮薄膜成分和结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法，Ｎ_２／ＣＨ_４作反应气体，在 Ｓｉ（１００）基体上沉积β－Ｃ_３Ｎ_４ 化合物．使用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了基体温度对碳氮薄膜的成分和结构的影响，结果 表明：随着温度的提高，Ｎ／Ｃ原子比迅速提高，ａ一和Ｃ_３Ｎ_４在薄膜中的比例随之提高，超过一定 的温度后，Ｎ／Ｃ原子比将会降低．傅立叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）和喇曼（Ｒａｍａｎ）谱结果支持 Ｃ－Ｎ 键的存在．

含杂质碳氮薄膜的X射线衍射研究

自从Niu等首次获得接近β-C3N4的电子衍射谱以来，许多研究小组都报道说已制备出β-C3N4微晶。但在本实验中发现，当含有铁等杂质时，碳膜和碳氢膜的X射线衍射谱中都出现几条与β-C3N4的理论计算相近的谱线。这提示在β-C3N4的研究中，需要排除杂质的影响，制备出纯净的样品，以便得出明确可靠的结论。

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。

碳氮薄膜的结构分析

对不同沉积条件下沉积在硅基片上的纯碳薄膜、碳氮薄膜以及受不锈钢污染的碳氮薄膜的Ｘ射线衍射谱进行了比较分析，并结合晶态碳氮薄的Ｒａｍａｎ谱分析，认为在这几种工艺条件下是否已合成出β－Ｃ３Ｎ４尚特进一步研究。

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．

退火温度对碳氮薄膜的纳米力学和纳米摩擦性能的影响

采用微波电子回旋共振化学气相沉积技术制备了氮含量不同的碳氮薄膜，采用真空退火技术对碳氮薄膜进行了退火处理，并且利用Laser Raman谱仪和Hysitron纳米力学测试系统对碳氮薄膜的结构、纳米力学以及纳米摩擦特性进行了研究。结果表明：随着退火温度的升高，碳氮薄膜中的sp^2含量降低，sp^2含量增加，而薄膜的纳米力学性能如纳米硬度和弹性模量则随之明显下降。在栽荷相同的条件下，不同氮含量的沉积态碳氮薄膜均表现出基本相同的摩擦系数值。但退火处理会显著改变碳氮薄膜的摩擦系数，氮含量相同时，退火温度越高，摩擦系数越大。但是，摩擦系数随退火温度增大的程度与薄膜中氮含量有关。

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。

射频溅射制备碳氮薄膜及其结构分析

报道了用射频等离子体溅射的方法在高阻单昌硅衬底上制备碳氮非晶薄膜，并利用拉曼光谱和红外吸收谱对其进行的结构分析研究。分析结果表明该膜中氮主要以Ｃ≡Ｎ，Ｃ＝Ｎ键形式与碳结合。

脉冲阴极弧放电制备碳氮薄膜及其分析

采用高压点火的方式触发脉冲阴极弧放电,在Si(100)衬底上制备出较为光滑、均匀、致密的碳氮薄膜.研究发现在不同的放电电压与距离对薄膜的沉积起到了很重要的作用.扫描电镜及电子能谱分析表明,薄膜为非晶碳氮薄膜,并且随沉积能量的增大,氮的含量有所增大.放电溅射过程分析与实验结果相吻合.

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷-氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜(AFM)及X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0.5 nm;薄膜中的氮含量随NH3(H2)流速的增加呈现降低的趋势,sp2C-N及sp3C-N键含量均随氮含量的增加而增加。

24 具有高抗电击穿强度的碳氮薄膜

美国空军实验室（AFRL）生产非晶碳氮（CNx）薄膜，可用作高温、大功率电容器的先进电介质。此研究工作由AFRL、创新科技方法公司和俄亥俄州立大学共同完成。研究人员从理论上预测出这种材料的结晶形态比金刚钻还要坚硬，并期望此材料可具备类金刚石薄膜的特性，如高的热导性、高温运行下高的热稳定性、高电阻率及高的抗电击穿强度等。

类金刚石和碳氮薄膜的电化学沉积及其场发射性能研究

利用电化学方法在室温下成功地沉积了类金刚石(DLC)薄膜和非晶CNx薄膜,并对制备条件进行了讨论.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱技术,分析了薄膜的表面形貌和化学结合状态.场发射测量结果表明:DL膜和非晶CNx的开启场分别为8·8和10V/μm;并且在23V/μm的电场下,DLC膜和非晶CNx膜的发射电流密度分别达到10和0·37mA/cm2.

辉光放电等离子体辅助XeCl准分子激光溅射沉积碳氮薄膜

利用直流辉光放电等离子体辅助的脉冲激光沉积技术在Si衬底上生长了碳氮薄膜 .通过扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱等多种手段 ,对薄膜的形貌、成分、晶体结构、价键状态等特性进行了分析和确定 .结果表明 ,沉积薄膜为含有非晶SiN和晶态氮化碳颗粒结构 ,晶态成分呈多晶态 ,主要为α C3N4 相、β C3N4 相 ,晶粒大小为 4 0— 60nm .碳氮之间主要以C N非极性共价键形式相结合 .