辉光放电辅助PLD法制备CNx薄膜的性质研究

"辉光放电辅助脉冲激光沉积CNx薄膜的研究" 本文详细探讨了辉光放电辅助脉冲激光沉积(PLD)技术在制备CNx薄膜方面的作用，研究了不同激光通量对薄膜性质的影响。实验中，研究人员在单晶硅基底上通过PLD法沉积了CNx薄膜，并利用多种分析手段如扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)、纳米压入仪和球盘式微型摩擦磨损试验仪对薄膜进行综合评估。 在SEM观察下，薄膜的表面形貌得以展现，而拉曼光谱和XRD分析则揭示了薄膜的非晶态特性。随着激光通量从5.1 J/cm²增加到7.5 J/cm²，薄膜中氮原子的比例显著提高，从27.7%升至34.1%，这表明氮含量的增加可以调控薄膜的化学组成。XPS分析进一步显示，sp3C—N键和sp2C—N键的相对比例增加，而sp3C—C键的占比下降，意味着C原子的sp3杂化程度增强，薄膜的石墨化程度降低。 这一变化对薄膜的力学性能产生了直接影响。硬度测试结果表明，薄膜的硬度从3.7 GPa增加到了5.3 GPa，显示出较高的硬度提升。同时，摩擦磨损性能也得到了改善，磨损率从3.8×10^-13 m³/(N·m)降低到7.9×10^-14 m³/(N·m)，表明薄膜的耐磨性有所增强。然而，摩擦系数从0.13上升至0.18，意味着摩擦力有所增大，可能会影响其在某些应用中的滑动性能。 这项研究揭示了激光通量调控对CNx薄膜结构和性能的重要作用，为优化薄膜的物理化学特性提供了新的途径，对于开发高性能的涂层材料和理解薄膜的形成机制具有重要意义。未来的研究可能会更深入地探索不同参数下CNx薄膜的性能优化，以满足特定应用领域的需求。