編號：NMJS01226
篇名：納米結(jié)構(gòu)碳氮基薄膜的設(shè)計與機械性能
作者：劉東光;
關(guān)鍵詞：非晶碳氮薄膜; 納米結(jié)構(gòu); 類富勒烯結(jié)構(gòu); 多層膜; 硬度; 內(nèi)應(yīng)力; 摩擦磨損; 電化學腐蝕;
機構(gòu)： 浙江大學;
摘要： 本文設(shè)計并采用直流磁控濺射技術(shù)制備了兩相納米結(jié)構(gòu)碳氮膜、類富勒烯(Fullerene like, FL)結(jié)構(gòu)碳氮、含鈦非晶碳氮薄和碳氮基納米多層膜,并對碳氮基薄膜的組織結(jié)構(gòu)、表面形貌和機械性能進行了分析研究。探索了薄膜組織結(jié)構(gòu)和機械性能的變化規(guī)律與內(nèi)在機理。 1)采用磁控濺射+高溫退火處理兩步法在Si基體上成功制備了由晶態(tài)小顆粒和非晶態(tài)基體組成的兩相納米結(jié)構(gòu)碳氮薄膜。這些納米晶顆粒在非晶基體中分布均勻,且隨退火時間的增加,顆粒尺寸逐漸變大,直徑約為2-10 nm,這些晶態(tài)顆粒為β-C3N4結(jié)構(gòu)的理論超硬碳氮相。復(fù)合結(jié)構(gòu)碳氮薄膜達到高的硬度40GPa,且硬度不隨退火時間的變化而大幅度波動。 2)在沉積溫度450℃、不同氮氣分數(shù)條件下制備了碳氮膜。當?shù)獨夥謹?shù)從0.05-0.10時,薄膜從非晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蓄惛焕障?FL)微結(jié)構(gòu),在全N2氣氛下生成了納米晶石墨／非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)特征的碳氮膜。不同N2分數(shù)下制備的碳氮薄膜微結(jié)構(gòu)差別主要在于彎曲的石墨基片曲率大小不同。結(jié)合HRTEM、XANES、Raman分析確認富勒烯碳氮薄膜的生成主要是由于C-sp3交聯(lián)引起的。與非晶碳氮薄膜相比,FL-CNx薄膜具有的高硬度...
