脉冲真空弧源合成a-CN薄膜的表面特性和机械性能表征

【作者】 文峰； 黄楠； 孙鸿； 王进； 李宇杰； 王则温；

【机构】 材料先进技术教育部重点实验室国家生物材料工程中心表面改性研究所； 西北工业大学材料科学与工程学院凝固技术国家重点实验室；

【摘要】 1989年Liu和Cohen在美国科学杂志上发表文章,推断具有β-C3N4结构的碳氮薄膜其硬度可与天然的金刚石相比甚至超过金刚石,引起了众多的研究者们的极大兴趣。此后各种方法用于合成碳氮薄膜并已在计算机和硬盘制造等工业领域得到广泛应用。本文采用脉冲真空弧源在室温下合成了不同氮含量的氮掺杂类金刚石薄膜。薄膜的厚度大约200nm。使用拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅立叶变换红外光谱分析了薄膜的成分、结构和化学键合状态。结果表明,随着氮气流量的增加,拉曼光谱G带逐渐宽化,G峰位向低频端位移,X射线光电子能谱Cls谱峰的中心点向高结合能端移动。运用解谱技术分解Cls和Nls谱计算出薄膜中N含量和sp3键百分含量。纳米硬度计测定的薄膜纳米硬度结果表现出与载流子浓度同样的变化趋势,同时根据硬度曲线计算出薄膜的弹性恢复率,判断出薄膜在受压下的形变机制。霍耳效应仪测试了薄膜的电学性能,测试结果表明薄膜具有n型半导体特性,且载流子浓度随着N流量增加而下降。更多还原