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BCN薄膜的制备和表征

杨旭敏  
【摘要】: B-C-N相的特殊性质引起了人们浓厚的兴趣,以高纯B4C(99.99%)靶所制备BCN薄膜由于具有优异的力学性质和耐磨性,可望在某些领域替代类金刚石膜(DLC)。BCN薄膜的制备方法很多,如化学气相沉积及物理气相沉积等。 本论文采用了双离子束溅射沉积技术在Si (100)、NaCl和石英基片上在不同的工作参数下成功的制备了BCN薄膜,研究了工作参数对BCN薄膜结构及性质的影响。在实验中,用Ar和高纯N2分别作为主源和辅源溅射气体,用高纯B4C(99.99%)靶制备BCN薄膜。 采用了X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度测试仪、原子力显微镜(AFM),紫外-可见光光度计和纳米压痕等分析手段和方法对薄膜的结构和性质进行了表征。结果如下: 一、薄膜的结构是通过XRD和TEM进行分析的,其测试结果表明薄膜是非晶体。 二、FTIR和Raman光谱表明薄膜中含有B-N, B-C, C-N键。 三、分别对改变离子能量和改变辅源气体含量的结果进行讨论后,我们获得了在N2:Ar=1:1,辅源离子能量为200eV,束流为12mA时,薄膜获得了最小的表面粗糙度Ra=0.35 nm and Rp-v=4.1 nm,最大的纳米硬度30.1 GPa和最大的弹性模量232.6GPa。


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