氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响

利用磁过滤真空阴极电弧技术制备了sp³键含量不小于80%的四面体非晶碳薄膜(ta-C), 然后通过氮离子束改性技术制备了氮掺杂的四面体非晶碳(ta-C:N)薄膜. 利用Raman光谱和X射线光电子能谱对薄膜结构的分析,研究了氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响. 氮离子对ta-C薄膜的轰击,形成了氮掺杂的ta-C:N薄膜. 氮离子轰击诱导了薄膜中sp³键向sp²键转化, 以及CN键的形成.在ta-C:N薄膜中,氮掺杂的深度和浓度随着氮离子能量的增大而增大. ta-C:N薄膜中sp²键的含量和sp²键团簇的尺寸随着氮离子轰击能量的增大而增加; 在ta-C:N薄膜中, CN键主要由C-N键和C＝N键构成, C-N 键的含量随着氮离子轰击能量的增大而减小,但是C＝N 键含量随着氮离子轰击能量的增大而增大.在ta-C:N薄膜中不含有C≡N键结构.     

椭偏法表征四面体非晶碳薄膜的化学键结构

采用自主研制的双弯曲磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术,在不同衬底负偏压下制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。通过分光光度计和椭偏(SE)联用技术精确测量了薄膜厚度,重点采用椭偏法对不同偏压下制备的ta-C薄膜sp3 C键和sp2 C键结构进行了拟合表征,并与X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱的实验结果相对比,分析了非晶碳结构的椭偏拟合新方法可靠性。结果表明,在-100V偏压时薄膜厚度最小,为33.9nm;随着偏压的增加,薄膜中的sp2 C含量增加,sp3 C含量减小,光学带隙下降。对比结果发现,椭偏法作为一种无损、简易、快速的表征方法,可用于ta-C薄膜中sp2 C键和sp3 C键含量的准确测定,且在采用玻璃碳代表纯sp2 C的光学常数及拟合波长选取250～1700nm时的椭偏拟合条件下,拟合数值最佳。     

利用强流脉冲离子束技术在室温下沉积类金刚石薄膜研究

利用强流脉冲离子束技术在Si基体上快速大面积沉积类金刚石(DLC)薄膜.电压为250kV,束流密度为250A·cm-2,脉宽为80—100ns,能流密度为5J·cm-2的离子束(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上,使石墨靶材充分蒸发和电离,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积非晶的碳薄膜.Raman谱分析显示,所沉积薄膜为类金刚石薄膜.随着靶材与基体之间距离的减小,薄膜中sp3碳成分含量增加,同时硬度值也有所增大,并且薄膜的摩擦系数和表面粗糙度增加.x射线光电子能谱(XPS)分析显示薄膜中的sp3碳 关键词： 强流脉冲离子束 类金刚石薄膜 XPSRaman谱分析     

脉冲偏压电弧离子镀C-N-V薄膜的成分、结构与性能

用脉冲偏压电弧离子镀方法在硬质合金基体上制备了一系列不同成分的C-N-V薄膜.用X射线光电子能谱、激光Raman光谱、 X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕等方法分别研究了薄膜的成分、结构与性能.Raman光谱,XRD和TEM结果表明,所制备的薄膜为在类金刚石(DLC)非晶基体上匹配有VN晶体的碳基复合薄膜.随V和N含量的增加,薄膜硬度与弹性模量先增加后下降,在N含量为204%,V含量为218%时薄膜硬度与弹性模量具有最大值,分别为368和5697 GPa,高于相同条件下制备的 关键词： C-N-V薄膜 类金刚石薄膜 纳米复合薄膜 电弧离子镀     

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     

脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜研究

用脉冲偏压电弧离子镀通过控制不同的氮流量在(100)单晶Si基片上制备了不同成分的CNx薄膜.用光学显微镜,XPS,XRD,激光Raman和Nanoindenter等方法研究了薄膜的形貌、成分、结构和性能.结果表明,薄膜表面平整致密、氮含量随着氮流量的降低而降低、结构为非晶且为类金刚石薄膜;随着氮含量从18.9%降低到5.3%(摩尔百分比,全文同),薄膜的硬度和弹性模量单调增加而且增幅较大,其中硬度从15.0 GPa成倍增加到30.0 GPa;通过氮流量的调整能够敏感地改变薄膜中的sp3键的含量,是CNx薄膜的硬度和弹性模量获得大幅度凋整的本质原因.     

FCVAD合成Ta-C(N)薄膜及其Raman和XPS分析

掺N非晶金刚石Ta—C(N)薄膜是合成β—C3N4研究中出现的一种新型固体薄膜材料,近年来由于其优异的电化学性能受到越来越多的关注。我们用磁过滤阴极真空弧等离子体沉积(FCVAD)方法在不同N2分压下,在Si衬底上合成了Ta—C(N)薄膜。Raman和XPS分析表明Ta—C：N薄膜中的N主要以C—N的方式与C结合。N2分压越大,N／C原子比越高,最高可达31．1％。但同时sp^3键含量越低,并且合成Ta-C：N薄膜的速度越慢。     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

表面波等离子体沉积类金刚石膜结构的Raman光谱和XPS分析

本文使用Raman光谱和X 射线光电子能谱 (XPS)的分析方法对表面波等离子体沉积的类金刚石(DLC)薄膜的结构进行了研究。采用 4峰的高斯解谱的方法对不同沉积时间的膜的Raman谱进行处理 ,并由此对膜中sp3键的百分含量PD 进行了定量计算 ;同时还采用 3峰的高斯解谱方法对不同沉积时间的膜的光电子能谱进行处理 ,也对膜中sp3键的百分含量进行了计算。两种方法均得到膜中sp3含量在 2 0 %～ 4 0 %之间 ,且随沉积时间的增加而增加。     

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