磁控濺射法制備CNx薄膜及其性能研究.pdf

1、1989年，Liu和Cohen在局域態(tài)密度近似下用贗勢(shì)法計(jì)算從理論上預(yù)言了氮化碳的理想結(jié)構(gòu)β-C3N4的硬度接近或超過(guò)金剛石的硬度。到目前為止，制備的樣品多為非晶態(tài)，只有少數(shù)樣品中含有少量的晶相。盡管如此，研究表明，非晶態(tài)的CNx仍然具有高彈性、摩擦系數(shù)小、抗氧化、耐磨損、防腐蝕等優(yōu)良性能。因而在國(guó)際上受到廣泛的重視。
　　 本工作利用直流和射頻磁控反應(yīng)濺射法在硬質(zhì)合金YG8以及Si(100)上沉積了CNx薄膜以及CNx/TiN

2、復(fù)合薄膜，并對(duì)樣品進(jìn)行了后處理。系統(tǒng)的研究了磁控反應(yīng)濺射法制備的CNx薄膜的結(jié)構(gòu)、成鍵狀態(tài)、附著力以及摩擦磨損性能。
　　 通過(guò)AFM測(cè)試發(fā)現(xiàn)，施加100V負(fù)偏壓后，CNx薄膜的粗糙度減小；在50～200W范圍內(nèi)隨著濺射功率的增加，薄膜的表面粗糙度減小。薄膜的沉積率隨濺射功率的增大而增大；隨偏壓的增加先增加后減小，當(dāng)負(fù)偏壓為100V時(shí)薄膜的沉積率達(dá)到最大值。XRD分析所得CNx薄膜主要為非晶態(tài)，同時(shí)存在一定的α相與β相，F(xiàn)TIR

3、分析表明CNx中含有C-N，C=N，C≡N，C-H和N-H，C-H，N-H的存在表明沉積在襯底的CNx薄膜有從空氣中吸氫或吸濕的能力；射頻反應(yīng)磁控濺射法更有助于C≡N的形成。XPS分析表明C，N原子是以化合態(tài)存在的，沉積中間過(guò)渡層TiN后結(jié)合能位移增大，對(duì)于氮化碳的生成和提高薄膜中的含氮量是有利的。經(jīng)后處理的樣品中除了存在CN化學(xué)鍵外，還存在sp3B-N。
　　 通過(guò)劃痕試驗(yàn)表明，直流磁控濺射的樣品附著力較差在20N以下，而射頻