含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅳ)氮掺杂对薄膜结构的影响

不同条件下，在单晶硅基片上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜.原子力显微(AFM)形貌显示，掺N后，薄膜变得致密均匀.傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)表明，随着r(r=N₂/［N₂+CF₄+CH₄］)的增大薄膜中C—H键的逐渐减少，C〖FY=,1〗N和C≡N键含量逐渐增加.X射线光电子能谱(XPS)的C1s和N1s峰拟合结果发现，N掺入导致在薄膜中出现β-C₃N₄和a-CN_x(x=1,2,3)成分.Roman散射谱的G峰向高频方向位移和峰值展宽等证明：随着r的增大，薄膜内sp²键态含量增加. 关键词： 氟化类金刚石膜 键结构 氮掺杂     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅰ) sp结构与化学键分析

以CF₄，CH₄和N₂为源气体，利用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征，并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp²，sp³结构比率.结果表明，制备的薄膜属于类金刚石结构，不同沉积功率下，薄膜内的sp²/sp³值在2.0—9.0之间，随着沉积功率的增加薄膜内sp²的相对含量增加.膜内主要有C—F_x(x=1，2)，C—C，C=C和C≡N等化学键.沉积功率增加，C—C基团增加，膜内F的浓度降低，C—F基团减少，薄膜的关联加强，稳定性提高. 关键词： 含氮氟化类金刚石膜 sp结构 化学键结构 射频功率     

不同射频输入功率下制备的氟化类金刚石碳膜疏水性研究

以高纯石墨作靶、氩气（Ar）和三氟甲烷（CHF₃）为源气体,用反应磁控溅射法在不同射频功率下制备了氟化类金刚石碳（F-DLC）膜,并对其疏水性进行研究.双蒸水液滴与膜表面接触角的测试结果表明,所制备薄膜表面的最大水接触角可达115°左右.通过原子力显微镜获得的薄膜表面AFM图谱、拉曼光谱以及傅里叶变换红外光谱探讨了影响薄膜的疏水性的因素.结果表明,薄膜的疏水性与薄膜的表面粗糙度和表面键结构直接相关,表面粗糙度越大,疏水性越好,但与薄膜中的F含量和sp³/sp²的比值并未呈单调增加或减小的对应关系.射频输入功率影响着薄膜的沉积速率,与薄膜表面粗糙度、薄膜中芳香环单核的比例以及薄膜表面的键结构（F的接入方式）直接相关. 关键词： 疏水性 反应磁控溅射 氟化类金刚石膜 射频功率     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

微波ECR全方位离子注入制备类金刚石碳膜的结构及摩擦学性能研究

利用微波ECR全方位离子注入技术，在单晶硅（100）衬底上制备类金刚石薄膜.分析结果表明，所制备的类金刚石碳膜具有典型的类金刚石结构特征，薄膜均匀、致密，表面粗糙度小，摩擦系数小.其中，薄膜的结构和性能与氢流量比关系密切，随氢流量比的增加，薄膜的沉积速率减小，表面粗糙度降低，且生成sp³键更加趋向于金刚石结构，表面能 更低，从而使摩擦系数大幅降低. 关键词： 全方位离子注入 类金刚石碳膜 拉曼光谱 摩擦磨损     

氮分压对氮化铜薄膜结构及光学带隙的影响

在不同的氮分压r(r=N₂/［N₂+Ar］)和射频功率P下，使用反应射频磁控溅射法，在玻璃基片上制备了氮化铜薄膜样品.用台阶仪测得了薄膜的厚度，用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对薄膜的表面形貌、结构及光学性质进行了表征分析.结果表明，薄膜的沉积速率随P和r的增加而增大.薄膜表面致密均匀，晶粒尺寸为30nm左右.随着r的增加，薄膜颗粒增大，且薄膜由(111)晶面转向(100)晶面择优生长.薄膜的光学带隙E_g在1.47—1.82eV之间，随r的增加而增大. 关键词： 氮化铜薄膜 反应射频磁控溅射 晶体结构 光学带隙     

非平衡磁控溅射法类金刚石薄膜的制备及分析

利用非平衡磁控溅射物理气相沉积技术制备了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜.分析沉积工艺参数对所得类金刚石薄膜的电学特性的影响以及溅射粒子的大小、能量、碰撞及沉积过程中的相变机理后认为：溅射粒子越小、与环境气体分子的碰撞次数越多、与衬底相互作用时具有适当动量等，能够有效提高薄膜中sp^３杂化碳原子的含量.利用拉曼光谱 、纳米力学探针、红外光谱、扫描电镜等分析了所得类金刚石膜的结构、力学及光学性能、 表面形貌等特征.结果表明，类金刚石膜中sp^３杂化碳原子的含量较高，显微硬 度大于11GPa，薄膜光学透过率达到89.4％，折射系数为1.952，沉积速率为0.724μm/h，表 面光滑、致密、均匀，不存在明显的晶粒特征. 关键词： 非平衡磁控溅射 类金刚石膜 拉曼光谱 红外光谱     

铜上采用过渡层沉积类金刚石薄膜的研究

将等离子增强非平衡磁控溅射物理气相沉积(PEUMS-PVD)和电子回旋共振-微波等离子体增强化学气相沉积(MW-ECRPECVD)技术相结合，通过制备不同的过渡层，在铜基上成功地制备了类金刚石膜.拉曼光谱分析表明，所制备的碳膜具有典型的类金刚石结构特征.检测结果表明，随着沉积偏压的增大，D峰和G峰均向高波数漂移，I_D/I_G值增大，表面粗糙度减小，而平均硬度和弹性模量呈先增大后减小的趋势. 关键词： 铜基体 类金刚石膜 过渡层 拉曼光谱     

金刚石薄膜的结构特征对薄膜附着性能的影响

在不同实验条件下，用微波等离子体化学气相沉积设备在硬质合金(WC+6%Co)衬底上沉积了 具有不同结构特征的金刚石薄膜.用Raman谱表征薄膜的品质和应力，用压痕实验表征薄膜的 附着性能，考察了薄膜中sp²杂化碳含量、形核密度、薄膜厚度对薄膜附着性能 的影响.结 果表明：sp²杂化碳的缓冲作用使薄膜中sp²杂化碳的含量对薄膜中 残余应力有较大的影 响，从而使薄膜压痕开裂直径统计性地随sp²杂化碳含量的增加而减小；仅仅依 靠超声遗 留的金刚石晶籽提高形核密度并不能有效改变薄膜与硬质合金基体之间的化学结合状况，从 而不能有效提高薄膜在衬底上的附着性能；在薄膜较薄时，晶粒之间没有压应力的存在，开 裂直径并不明显随厚度增加而增加，只有当薄膜厚度增加到一定值，晶粒之间才有较强压应 力存在，开裂直径随厚度的增加而较为迅速地增加. 关键词： 金刚石薄膜 附着性能 2杂化碳')" href="#">sp²杂化碳 成核密度 薄膜厚度     

类金刚石薄膜在硅基底上的沉积及其热导率

采用分子动力学方法模拟了碳在晶体硅基底上的沉积过程, 并分析计算了所沉积的类金刚石薄膜的面向及法向热导率. 对沉积过程的模拟表明, 薄膜密度及sp³杂化类型的碳原子所占比例均随沉积高度的增加而减小, 在碳原子以1 eV能量垂直入射的情况下, 在硅基底上沉积的薄膜密度约为2.8 g/cm³, sp³杂化类型的碳原子所占比例约为22%, 均低于碳在金刚石基底上沉积的情况. 采用Green-Kubo方法, 计算了所沉积类金刚石薄膜的热导率, 其面向热导率可以达到相同尺寸规则金刚石晶体的50%左右, 并且随着薄膜密度与sp³杂化类型碳原子所占比例的升高而升高.     

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的研究

利用过滤阴极真空电弧技术制备了sp³键含量不小于80%的四面体非晶碳(ta-C)膜.利用冷阴极潘宁离子源产生不同能量的氮离子对制备的ta-C薄膜进行轰击,通过X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.研究表明,随着氮离子的轰击能量的增大,薄膜中的CN键结构略有增大,形成了轻N掺杂;同时,在薄膜表层发生了sp³键结构向sp²键结构的转化;薄膜的表面粗糙度在经过氮离子轰击后从0.2 nm减小至0.18 nm,然后随着轰击能 关键词： 四面体非晶碳 X射线光电子能谱 摩擦系数     

多晶薄膜表面粗化与生长方式转变

采用原子力显微镜研究了磁控溅射多晶薄膜表面粗化行为对归一化沉积温度T_s/T_m(T_s是沉积温度，T_m是材料熔点)的依赖性与薄膜生长方式转变行为.随着T_s/T_m增加，薄膜表面粗糙度增加，而表征粗糙度随时间演化特征的生长指数β历经了先减小再增加的过程.β对T_s/T_m的依赖关系反映了薄膜生长方式的转变行为，即薄膜生长依次由随机生长方式向表面扩散驱动生长方式与异常标度行为生长方式转变.在低于体扩散控制薄膜生长的温度时，晶界扩散机理导致多晶薄膜的表面粗化的异常标度行为. 关键词： 多晶薄膜 表面粗化 温度 生长     

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CN_x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：DLC膜和非晶CN_x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CN_x膜的发射电流密度分别达到10 和037mA/cm². 关键词： 电化学沉积 类金刚石薄膜 x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 场致电子发射     

微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究

使用三氟甲烷和苯的混合气体,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备了F/C比在0.11—0.62之间的α-C∶F薄膜.研究了微波功率对薄膜沉积和结构的影响,发现微波功率的升高提高了薄膜的沉积速率,降低了薄膜的F/C比,也降低了薄膜中CF和CF₃基团的密度,而使CF₂基团的密度保持不变.在高微波功率下可以获得主要由CF₂基团和C=C结构组成的α-C∶F薄膜.薄膜的介电频率关系(1×10³—1×10⁶Hz)和损耗频率关系(1×10²—1×10⁵Hz)均呈指数规律减小,是缺陷中心间简单隧穿引起的跳跃导电所致.α-C∶F薄膜的介电极化主要来源于电子极化 关键词： 氟化非晶碳薄膜 ECR等离子体沉积 键结构 介电性质     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究:(Ⅰ)sp结构与化学键分析

以CF4,CH4和N2为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征,并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp2,sp3结构比率.结果表明,制备的薄膜属于类金刚石结构,不同沉积功率下,薄膜内的sp2/sp3值在2.0—9.0之间,随着沉积功率的增加薄膜内sp2的相对含量增加.膜内主要有C—Fx(x=1,2),C—C,CC和CN等化学键.沉积功率增加,C—C基团增加,膜内F的浓度降低,C—F基团减少,薄膜的关联加强,稳定性提高.     

微波电子回旋共振等离子体化学气相淀积法制备非晶氟化碳薄膜的研究

采用电子回旋共振等离子体化学气相淀积(ECR-CVD)法，以C₄F₈和CH₄为源气体制备了非晶氟化碳(a-C：F)薄膜.X射线电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明，a-C：F薄膜退火后厚度减小是由于位于a-C：F薄膜交联结构末端的C—C和CF₃结合态的热稳定性较差，导致退火时容易生成气态挥发物造成的.a-C：F膜介电常数在300℃氮气气氛中退火后由于电子极化增大和薄膜密度增加而上升，界面态陷阱密度从(5—9)×10¹¹eV^-1·cm^-2降至(4—6)×10¹¹eV^-1·cm^-2.a-C：F薄膜导电行为在低场强区域呈现欧姆特性，在高场强区域符合 Poole-Frankel机理.非定域π电子在带尾形成陷阱且陷阱能量在退火后降低，从而使更多陷阱电子在场增强热激发作用下进入导带并引起电流增大. 关键词： a-C：F ECR-CVD 键结构 电学性质     

掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析

在不同实验条件下，用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术在Si基体上制备了S掺杂和B-S共掺杂CVD金刚石薄膜，利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究掺杂对CVD金刚石薄膜的应力影响.研究结果发现，随着S掺杂浓度的增加，薄膜中sp²杂化碳含量和缺陷增多，CVD金刚石薄膜压应力增加；小尺寸的B原子与大尺寸的S原子共掺杂时，微量B的加入改变了CVD金刚石薄膜的应力状态，共掺杂形成B-S复合体进入金刚石晶体后降低金刚石晶体的晶格畸变程度，减少S原子在晶界上偏聚数量和晶体中非金刚石结构相含量，降低由于杂质、缺陷及sp²杂化碳含量产生的晶格畸变和薄膜压应力，提高晶格完整性. 关键词： 金刚石薄膜 掺杂 应力     

高温退火对非晶CNx薄膜场发射特性的影响

采用射频磁控溅射方法在纯N₂气氛中沉积了非晶CN_x薄膜样品，并 在真空中退火至900 ℃.对高温退火引起的CN_x薄膜化学成分、键合结构及其场发射特性方面的变 化进行研究.用傅里叶变换红外光谱和x射线光电子能谱分析样品的内部成分及键合结构的变化，其中sp²键及薄膜中N的含量与薄膜的场发射特性密切相关.退火实验的结果表明 高温退火可以导致CN_x薄膜中N含量大量损失，并在薄膜中形成大量sp^{2< 关键词： x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 化学键合 退火温度 场致电子发射}     

斜入射离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）模拟方法,从原子尺度上研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）薄膜过程中离子束入射角对薄膜结构的影响.重点讨论了不同的离子束入射角所对应的薄膜表面模型,平均密度和sp³键含量.结果表明,离子束斜入射加强了入射原子的水平动能,从而加强了原子水平迁移;Ar离子斜入射时C原子迁移率均比垂直入射大,薄膜密度和sp³键含量都比垂直入射小.不同的离子束入射角随着到达比和入射能的变化,对薄膜结构的影响不同.离子束斜入射时可以得到不同结构的膜. 关键词： 类金刚石薄膜 入射角 离子束辅助沉积 分子动力学模拟     

超薄类金刚石膜生长和结构特性的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了2—3nm厚的类金刚石(DLC)薄膜在金刚石基体(100)表面上的生长过程. 分析了用来表征沉积后无定型碳膜质量的重要结构特性，如sp³杂化比例、薄膜密度、径向分布函数等，计算结果和现有的实验结果基本一致. 不同入射原子能量对结构特性进而对薄膜性能有重要影响，入射原子能量在20—60eV时，薄膜可以获得最优性能. 载能原子入射是生长均匀、连续、致密固体薄膜的前提，稳定的中间区域对于保证薄膜优良的力学性质是必需的. 关键词： DLC膜 分子动力学模拟 3杂化比例')" href="#">sp³杂化比例