基片温度对脉冲激光沉积CNx薄膜的组织结构和摩擦学性能的影响

2013-07-01 杨芳儿 浙江工业大学

  采用脉冲激光烧蚀氮化碳薄膜靶,在室温至450℃基片温度下制备了CNx薄膜。利用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子谱仪和拉曼光谱仪等对薄膜的形貌、结晶性和结合键状态进行了表征。采用球-盘式摩擦仪测试了薄膜在大气中(相对湿度60%~62%)的摩擦磨损性能。结果表明:所得CNx薄膜均呈非晶状态,表面形貌与基片温度无关。随着基片温度的升高,薄膜含氮量由原子分数25.3%下降至21.2%,膜中sp3C-C键的含量增加且在300℃时达到最高,N-sp3C键的含量下降且在150℃ 时最高;拉曼谱中ID/IG比值上升,G峰蓝移且半高宽下降,薄膜结构有序度升高-石墨化程度增加; 薄膜的摩擦系数从0.23下降至0.13,磨损率从3.0× 10-15m3N-1m-1上升至9.3×10-15m3N-1m-1

  A. Y. Liu和M. L. Cohen等从理论上预言了beta-C3N4 晶体具有相当高的体弹性模量,甚至高于金刚石,是新一代的超硬材料。到目前为止,超硬氮化碳晶体的合成未获得真正意义上的成功,但以非晶体形式存在的氮化碳(a-CNx)也表现出了良好的耐磨性能和固体润滑效果。近年来,在一定条件下获得的CNx 薄膜已经尝试替代类金刚石(DLC)膜,被应用于硬盘,读写磁头以及半导体器件。

  CNx透明膜的稳定性与其说制法新技艺及方法关系密切涉及到,在品牌定位本质上上依赖于于透明膜的里面的内部组成设计的,如多晶体款式、含氮量以其正处于三种杂化的情形的C水分子组成设计的组成设计的与N水分子组成设计的组成设计的之中的价键的情形(构成sp2C-N、s3C-N和sp1C-N键)。随着时间的推移堆积新技艺的连续不断不断的发展,缴光手术电磁缴光手术堆积(PLD)新技艺在制法碳基透明膜建材问题受到了长足的不断的发展。以有科研表达,在PLD 的时候中添加频射释放、常用含C-N 键的建材为靶材等的方式发生变化PLD羽辉的耐腐蚀环镜,都可以可以改善CNx透明膜的含氮量和sp2C、sp3C杂化键的对于比例表。编辑在先期采取缴光手术电磁缴光手术烧蚀CNx靶堆积CNx透明膜的事业中也仔细观察到透明膜含氮量的加快和价键组成设计的发生变化。本文作者除此根本上深入推进了有差异基片水温下烧蚀CNx靶制法CNx透明膜疲劳试验,利用X光谱图线衍线(XRD)、X光谱图线光电子子谱(XPS)和Raman光谱图等对CNx透明膜的微观粒子企业及价键组成设计的做出了系统分享,并对所得的透明膜的磨擦学属性做出点评,以体现了有差异水温情况下抽象方法CNx透明膜的企业组成设计的、水分子组成设计的组成设计的价键的情形和耐磨损稳定性。   利用对的不同基片水温下CNx塑料膜的成分表、安排架构、联系键情况和撞击学的特点的分析一下,拥有以下预期结果:   采用了脉冲激光机器激光机器烧蚀CNx靶分离纯化CNx可变现透气膜含氮量的升降,透气膜的沉淀积累传输率是常用PLD的5~ 6倍。在环境高温至450℃范围内内,透气膜呈非晶态且外观形貌与基片高温不相关内容。时间推移基片高温的提高,透气膜的含氮量减低,石墨化水平新增。最益于进行sp3C-C键和N-sp3C键的高温各是是300℃和150℃。基片高温越高,透气膜的磨蹭数值越低,但防腐蚀性越差。