射频溅射制备碳氮薄膜及其结构分析

报道了用射频等离子体溅射的方法在高阻单晶硅衬底上制备碳氮非晶薄膜，并利用拉曼光谱和红外吸收谱对其进行的结构分析研究．分析结果表明该膜中氮主要以ＣＮ，ＣＮ键形式与碳结合．在对薄膜进行退火处理后，薄膜的红外透过率增加，同时还观察到ＣＮ单键的红外吸收峰．说明高温退火对ＣＮ单键的形成有促进作用     

CNx薄膜的制备和表征

采用在纯氮气氛中磁控制溅射高纯石墨靶的方法成功地制备了碳氮薄膜，研究表明，碳氮膜的硬度不仅与薄膜中的氮含量有关，更重要的是与碳氮原子之间的结合状态有关，Ｃ＝Ｎ健有利于薄膜硬度的提高，高溅射功能和高偏压能促进碳氮参键的形成，从而提高薄膜硬度。     

合成硼,碳,氮体系化合物功能薄膜的结构性质

为探讨合成硼、碳、氮体系化合物功能薄膜结构性质，综合评述了Ｘ射线、电子衍射、高分辨电镜分析、红外光谱、拉曼光谱，以及俄歇电子谱和Ｘ射线光电子谱等方法对氮化硼、氮化碳和硼碳氮薄膜材料的结构性质的检测结果，指出以采用多种方法复合测定为宜；相互补充的成分、结构、特性等信息，会有助于薄膜结构研究的深化。     

磁控溅射法制备氮掺杂的氧化锌薄膜

目的 比较氮掺杂的氧化锌薄膜与纯氧化锌薄膜的发光特性.方法 用射频磁控溅射法,在玻璃衬底上通过控制氢气,氧气,氮气的流量,制备了纯氧化锌薄膜和氮掺杂的氧化锌薄膜样品.结果 通过比较纯氧化锌薄膜样品和氮掺杂的氧化锌薄膜样品的发光谱,在466nm(2.6 eV)附近发现了一个发光峰;氮掺杂的氧化锌薄膜样品的带隙比纯氧化锌薄膜样品的带隙宽.结论 氮掺杂的氧化锌薄膜在466 nm左右的发光峰与氮有关;带隙变宽的原因:一个是样品中的晶粒小引起的量子限制效应,另一个是压应力引起的氧化锌晶格中的氧原子的2p轨道和锌原子的4s轨道之间斥力增大.     

离子束辅助对真空电弧沉积掺氮二氧化钛薄膜特性的影响

在氮氧混合气体中,通过离子束辅助,采用真空电弧沉积了氮掺杂的TiO2薄膜样品,研究了离子束流对掺氮二氧化钛薄膜的结构、光学性质和光催化性能的影响。实验结果表明:离子束辅助沉积的薄膜为非晶态结构,薄膜经500℃热处理后向锐钛矿转变,且锐钛矿的(101)面的峰最强。通过UV分析发现离子束辅助沉积的掺氮二氧化钛薄膜的吸收峰发生红移,其光催化活性随着离子束流的增大而减小。     

离子束辅助对真空电弧沉积掺氮二氧化钛薄膜特性的影响

在氮氧混合气体中，通过离子束辅助，采用真空电弧沉积了氮掺杂的TiO2薄膜样品，研究了离子束流对掺氮二氧化钛薄膜的结构、光学性质和光催化性能的影响。实验结果表明：离子束辅助沉积的薄膜为非品态结构，薄膜经500℃热处理后向锐钛矿转变，且锐钛矿的（101）面的峰最强。通过UV分析发现离子束辅助沉积的掺氮二氧化钛薄膜的吸收峰发生红移，其光催化活性随着离子束流的增大而减小。     

射频功率对硼碳氮薄膜的组分和厚度的影响

利用射频磁控溅射方法以不同的射频功率(80～130 W)在硅衬底上制备出一组硼碳氮(BCN)薄膜.傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合.射频功率对薄膜的组分和厚度有很大影响,二者随射频功率的增大而呈规律性变化.B、N元素含量高、C元素含量低的硼碳氮薄膜较厚.并且,射频功率为110 W条件下制备的硼碳氮薄膜中C元素含量最低,薄膜最厚.     

衬底温度对磁溅射生长氮化碳薄膜的影响

通过非平衡磁溅射方法和改变衬底温度，在单晶Si（001）衬底上制备氯化碳薄膜材料．实验结果表明，氮化碳薄膜的沉积率、氮原子质量分数皆与衬底温度有关，薄膜中的氮原子与处于sp2和sp3杂化状态的碳原子相结合．随着衬底温度的改变，氮原子与处于这两种状态的碳原子结合的比例也发生改变．     

等离子体表面氮掺杂对非晶碳膜场发射特性的影响

氢化非晶碳膜作为一种场致阴极电子发射材料已被广泛研究,通过对薄膜进行掺杂以提高其场发射特性已被证明是行之有效的方法之一.利用常规等离子体化学气相淀积技术制备了氢化非晶碳薄膜材料,在原位利用氮等离子体对碳膜表面进行N型掺杂.通过不同手段研究了氮表面掺杂前后非晶碳膜的微结构和化学键的变化,对表面掺杂前后的薄膜的场电子特性的测量表明,在氮表面掺杂后其场电子发射特性有了明显改善,特别是场发射的阈值电场从掺杂前的3.2 V/μm下降到掺杂后的1.0 V/μm.初步实验分析表明:由于氮表面掺杂后,在碳膜表面形成N-H键,从而导致碳膜表面的有效功函数降低使场电子发射特性得以提高.     

氮化碳薄膜的应用研究

探讨了氮化碳(CNx)薄膜在空间领域中的应用．用电子束蒸发离子束辅助沉积的方法制备的氮化碳薄膜，对其结构和成分进行了分析，并用地面模拟设备进行了耐原子氧腐蚀和防冷焊试验，结果表明氮化碳薄膜具有较好的防冷焊性能，掺有Ti和Sn的碳氮膜具有很好的防原子氧性能．     

CN_x薄膜的制备及电子结构

采用反应溅射方法制备了氮化碳薄膜,研究了反应气体压力、溅射功率对薄膜形成的影响,并用Ｘ射线电子能谱（ＸＰＳ） 和富里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）对样品的电子结构进行了分析．结果表明：反应气体Ｎ２ 的压力太高或太低、溅射功率太大或太小,均不利于氮化碳膜的形成;在Ｎ２ 压力为８ Ｐａ、溅射功率为２００ Ｗ 时,薄膜的氮原子数分数得到最大值４１％ ;ＸＰＳ和ＦＴＩＲ分析结果揭示了膜中没有自由的Ｎ原子,所有的Ｎ原子均与Ｃ原子作用形成化学键,而且Ｃ Ｎ 单键、Ｃ Ｎ 双键、Ｃ Ｎ 三键共存．膜中Ｃ Ｈ 和Ｎ Ｈ 振动模式的存在,说明沉积在Ｓｉ 衬底上的氮化碳薄膜有较强的从空气中吸收氢的能力．     

基体温度对碳氮薄膜成分和结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,Ｎ２／ＣＨ４作反应气体,在Ｓｉ（１００）基体上沉积β－ＣＮ化合物。使用Ｘ射线光电子能谱研究了基体温度对碳氮薄膜的成分和结构的影响,结果表明：随着温度的提高,Ｎ／Ｃ原子比迅速提高,ａ－和β－Ｃ３Ｎ４在薄膜中的比例随之提高。     

N离子注入非晶碳膜的CN成键研究

利用Raman和XPS研究N离子注入前后非晶碳膜化学键 合的变化及CN成键情况. 结果表明, 被注入到非晶碳膜内的N与C原子结合, 形成sp³C-N, sp² C-N 和C≡N键. 随着N离子注入剂量的增加, 膜内sp³ C-N键的含量相对增多, 表明N离子注入更有利于sp³ C-N键的形成.     

在不同退火温度下射频磁控溅射CNx膜的电子场发射性质

对磁控溅射沉积得到的CN_x膜在不同温度下进行真空退火, 退火前后CN_x膜的化学键合采用X射线光电子能谱表征. 结果发现, 沉积的CN_x膜中氮原子与sp, sp², sp³杂化碳原子相键合, 并对经过退火的CN_x膜的键合结构和电子场发射特性的影响进行了研究.     

Preparation of graphitic carbon nitride by electrodeposition

A new C-N compound b-C3N4 with the mechanicalproperties similar to those of diamond was predictedthrough the ab initio calculations of Liu and Cohen[1] in1989. The high hardness, high wear resistance, low coef-ficient of friction and wide energy gap make it attractive for industrial applications. With further theoretical work,five C3N4 structures, a-C3N4, b-C3N4, cubic (c-C3N4), pseudocubic (p-C3N4 ) and graphitic (g-C3N4), were pro-posed[2]. Many efforts have been made in attempts to s…     

动态催化聚合C3N4膜的研究

自Ｃｏｈｅｎ等人[1] 揭示β Ｃ3Ｎ4 的结构和性质以来 ,实验聚合沉积 β Ｃ3Ｎ4 膜的工作一直继续进行着 .早期的工作[2～ 10 ] 大多数采用气相沉积 ,工作气体一般是ＣＨ4 Ｎ2 或ＣＨ4 ＮＨ3,由于金刚石、石墨和Ｃ3Ｎ4 中Ｃ( 1ｓ)的结合能非常接近 ,在聚合反应时因相互竞争 ,其沉积产物常常是无定形碳、石墨、金刚石和Ｃ3Ｎ4 的混合物 .而在Ｃ3Ｎ4 聚合物中 ,常常包含有β Ｃ3Ｎ4 ,α Ｃ3Ｎ4 和石墨结构型Ｃ3Ｎ4 .Ｃｈｅｎ等人[11] 提出 ,采用适宜的有机分子预聚体 ,ＹｏｕＪｉ ｔａｎｉ等人[10 ] 提出采用不含Ｃ≡Ｎ的有机分子预聚体 ,…     

利用FT-IR和XPS研究纳米和微米氮化硅粉体在不同气氛下的表面结构变化(英文)

采用红外光谱技术和光电子表面能谱技术比较纳米和微米氮化硅粉体表面结构在空气中和在氮气中的变化规律.研究结果显示,纳米氮化硅在空气中逐渐吸附氧气和有机物质,其表面形成了Si—OH、C—C、C—N等化学基团,而在惰性的氮气气氛中,纳米氮化硅的表面氧化被有效抑制.上述研究工作为纳米氮化硅的表面改性研究提供了一定的理论支持.     

Correlation between structure and hardness of magnetron sputtering deposited CNx films

Carbon nitride films are deposited on Si (001) substrates by reactive dc magnetron sputtering graphite in a pure N2 discharge. The structure of carbon nitride films has been probed using Fourier transformation infrared, near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) and high resolution electron microscopy (HREM), and the hardness has been evaluated in nanoin-dentation experiments. FTIR spectra show that N atoms are bound to sp1, sp2, and sp3 hybridized C atoms. C1s NEXAFS spectra show that the intensity of π* resonance is the lowest for the film grown at substrate temperature TS = 350℃, with a turbostratic-like structure and high hardness, while it is the highest for the film grown at TS = 100℃, with an amorphous structure and low hardness. The correlation between the structure and hardness of carbon nitride films has been discussed.