靶基距对脉冲激光沉积CN_x薄膜微结构和摩擦学性能的影响

摘要

用脉冲激光沉积法制备CNx靶材在氮气中进行烧蚀,在不同靶基距下制备了CNx薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等对薄膜的表面形貌、化学成分以及元素化学状态进行了表征。用球盘式微型摩擦磨损试验仪测试了薄膜在大气中的摩擦学特性。结果表明:随着靶基距增大到45mm时,CNx薄膜中的含氮量(原子数分数)上升至23.9%,有利于sp3 C-C键和N-sp3 C键的形成。当靶基距从45mm增大至51mm时,薄膜的含氮量下降至15.5%,薄膜中sp3 C-N键和N-sp3 C键的相对原子数分数亦随之减少,薄膜中的sp2 C-C键的相对原子数分数从45.2%增加至55.9%,磨损率从4.3×10-15m3/Nm上升至3.1×10-14 m3/Nm。CNx薄膜的平均摩擦因数随着靶基距的增大从0.25下降到0.18。