氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响  

The effect of nitrogen ion bombarding energy on the bonding structure of nitrogenated tetrahedral amorphous carbon film

作　　者：韩亮[1] 邵鸿翔[2] 何亮[1] 陈仙[3] 赵玉清[3] 

机构地区：[1]西安电子科技大学技术物理学院,西安710071 [2]洛阳理工学院,洛阳471023 [3]西安交通大学电子与信息工程学院,西安710049

出　　处：《物理学报》2012年第10期349-355,共7页Acta Physica Sinica

基　　金：陕西省"13115"科技创新工程重大科技专项(批准号:2009DKG-29);中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题~~

摘　　要：利用磁过滤真空阴极电弧技术制备了sp^3键含量不小于80%的四面体非晶碳薄膜(ta-C),然后通过氮离子束改性技术制备了氮掺杂的四面体非晶碳(ta-C:N)薄膜.利用Raman光谱和X射线光电子能谱对薄膜结构的分析,研究了氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响.氮离子对ta-C薄膜的轰击,形成了氮掺杂的ta-C:N薄膜.氮离子轰击诱导了薄膜中sp^3键向sp^2键转化,以及CN键的形成.在ta-C:N薄膜中,氮掺杂的深度和浓度随着氮离子能量的增大而增大.ta-C:N薄膜中sp^2键的含量和sp^2键团簇的尺寸随着氮离子轰击能量的增大而增加;在ta-C:N薄膜中,CN键主要由C—N键和C=N键构成,C—N键的含量随着氮离子轰击能量的增大而减小,但是C=N键含量随着氮离子轰击能量的增大而增大.在ta-C:N薄膜中不含有C≡N键结构.The tetrahedral amorphous carbon （ta-C） films with more than 80% sp^3 in fraction are deposited by the filtered cathode vacuum arc technique. Then the energetic nitrogen （N） ions are used to bombard the ta-C films to fabricate nitrogenated tetrahedral amorphous carbon （ta-C：N） films. The composition and the structure of the films are analyzed by visible Raman spectrum and X-ray photoelectron spectroscopy. The result shows that the bombardment of energetic nitrogen ions can form CN bonds, convert C--C bonds into C =C bonds, and increase the size of sp^2 cluster. The CN bonds are composed of C =N bonds and C--N bonds. The content of C =N bonds increases with the N ion bombardment energy increasing, but the content of C--N bonds is inversely proportional to the increase of nitrogen ion energy. In addition, C≡N bonds do not exist in the films.

关 键 词：ta—C:N薄膜 氮离子 RAMAN光谱 X射线光电子能谱 

分 类 号：TB383.2[一般工业技术—材料科学与工程]