X光电子谱辅助Raman光谱表征N含量对非晶金刚石薄膜的结构影响

用过滤阴极真空电弧沉积系统制备掺N非晶金刚石(ta-C∶N)薄膜,通过在阴极电弧区和沉积室同时通入N2气实现非晶金刚石薄膜的N原子掺杂,并通过控制N2气流速制备不同N原子含量的ta-C∶N薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱分析N含量对ta-C∶N薄膜微观结构的影响。XPS分析结果显示:当N2气流速从2 cm3.min-1增加到20 cm3.min-1时,薄膜中N原子含量从0.84 at.%增加到5.37 at.%,同时随薄膜中N原子含量的增加,XPS C(1s)芯能谱峰位呈现单调增加的趋势,XPS C(1s)芯能谱的半高峰宽也随着N含量的增加而逐渐变宽。在Raman光谱中,随N原子含量增加,G峰的位置从1 561.61 cm-1升高到1 578.81 cm-1。XPS C(1s)芯能谱和Raman光谱分析结果表明:随N含量的增加,XPS C(1s)芯能谱中sp2/sp3值和Raman光谱中ID/IG值均呈上升的趋势,两种结果都说明了随N原子含量增加,薄膜中sp2含量也增加,薄膜结构表现出石墨化倾向。