氮对类金刚石薄膜的微观结构内应力与附着力的影响

居建华; 夏义本; 张伟丽; 王林军; 史为民; 黄志明; 李志锋; 郑国珍; 汤定元

doi:10.7498/aps.49.2310

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氮对类金刚石薄膜的微观结构内应力与附着力的影响

居建华 , 夏义本 , 张伟丽 , 王林军 , 史为民 , 黄志明 , 李志锋 , 郑国珍 , 汤定元

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氮对类金刚石薄膜的微观结构内应力与附着力的影响

居建华, 夏义本, 张伟丽, 王林军, 史为民, 黄志明, 李志锋, 郑国珍, 汤定元

物理学报, 2000, 49(11): 2310-2314.

doi: 10.7498/aps.49.2310

EFFECT OF NITROGEN ON THE RESIDUAL STRESS AND ADHESION OF DIAMOND-LIKE AMORPHOUS CARBON NITRIDE FILMS

JU JIAN-HUA, XIA YI-BEN, ZHANG WEI-LI, WANG LIN-JUN, SHI WEI-MIN, HUANG ZHI-MING, LI ZHI-FENG, ZHENG GUO-ZHEN, TANG DING-YUAN

Acta Phys. Sin., 2000, 49(11): 2310-2314.

doi: 10.7498/aps.49.2310

摘要
采用原子力显微镜(AFM)、俄歇电子能谱(AES)和显微压痕分析等手段对射频等离子体增强化学气相沉积法制备的掺氮类金刚石(DLC：N)薄膜的微观结构和力学性能进行了研究.结果表明，随着含氮量的增加，DLC薄膜的AFM表面形貌中出现了几十纳米的颗粒，原子侧向力显微镜和AES分析表明这种纳米颗粒是x大于0.126的非晶氮化碳CNx结构.这种非晶DLC/CNx的纳米复合结构，减小了薄膜的内应力，从而提高了薄膜与衬底的附着力.

关键词:
类金刚石碳膜 /

微观结构 /

附着特性
Abstract
Microstructure and adhesion properties of nitrogen-doped diamond-like amorphous carbon (DLC) film deposited by r f plasma-enhanced chemical vapor deposition method is studied by atomic force microscope, Auger electron spectroscopy (AES) and micro-indentation analysis. Results show that, with the increase of nitrogen content, particles of tens of nanometer in size appear in the film. The atomic lateral force microscope and AES analyses show that these nano particles are nitrogen-rich amorphous carbon nitride CNx, where x is larger than 0.126. Micro-indentation measurement shows that this DLC/CNx nano-composite structure reduces the residual stress of the film and improves the adhesion between DLC film and Si substrate.

Keywords:
diamond-like carbon film /

microstructure /

adhesion properties
作者及机构信息
居建华²,

夏义本²,

张伟丽¹,

王林军¹,

史为民¹,

黄志明³,

李志锋³,

郑国珍³,

汤定元³

(1)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800; (2)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800；中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083; (3)中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
Authors and contacts
JU JIAN-HUA²,

XIA YI-BEN²,

ZHANG WEI-LI¹,

WANG LIN-JUN¹,

SHI WEI-MIN¹,

HUANG ZHI-MING³,

LI ZHI-FENG³,

ZHENG GUO-ZHEN³,

TANG DING-YUAN³

(1)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800; (2)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800；中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083; (3)中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
参考文献

施引文献

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[2]	李哲夫, 贾彦彦, 刘仁多, 徐玉海, 王光宏, 夏晓彬, 沈卫祖. 质子辐照对永磁合金微观结构演化的研究. 物理学报, 2018, 67(1): 016104. doi: 10.7498/aps.67.20172025
[3]	段芳莉, 王明, 刘静. 摩擦导致的聚合物表层微观结构改变. 物理学报, 2015, 64(6): 066801. doi: 10.7498/aps.64.066801
[4]	朱贺, 张兵坡, 王淼, 胡古今, 戴宁, 吴惠桢. 高剂量As离子注入对高阻Si电学特性的影响. 物理学报, 2014, 63(13): 136803. doi: 10.7498/aps.63.136803
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[7]	于松楠, 吴汉华, 陈根余, 袁鑫, 李乐. Al(OH)3溶胶浓度对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 028104. doi: 10.7498/aps.60.028104
[8]	王晓东, 欧阳洁, 苏进. 非均匀剪切流场中液晶聚合物微观结构的无网格模拟. 物理学报, 2010, 59(9): 6369-6376. doi: 10.7498/aps.59.6369
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[13]	杨海波, 胡明, 张伟, 张绪瑞, 李德军, 王明霞. 基于纳米压痕法的多孔硅硬度及杨氏模量与微观结构关系研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4032-4038. doi: 10.7498/aps.56.4032
[14]	孙成伟, 刘志文, 秦福文, 张庆瑜, 刘琨, 吴世法. 生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响. 物理学报, 2006, 55(3): 1390-1397. doi: 10.7498/aps.55.1390
[15]	冯文然, 阎殿然, 何继宁, 陈光良, 顾伟超, 张谷令, 刘赤子, 杨思泽. 反应等离子喷涂纳米TiN涂层的显微硬度及微观结构研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2399-2402. doi: 10.7498/aps.54.2399
[16]	关庆丰, 安春香, 秦颖, 邹建新, 郝胜志, 张庆瑜, 董闯, 邹广田. 强流脉冲电子束应力诱发的微观结构. 物理学报, 2005, 54(8): 3927-3934. doi: 10.7498/aps.54.3927
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[18]	潘梦霄, 曹兴忠, 李养贤, 王宝义, 薛德胜, 马创新, 周春兰, 魏龙. 氧化钒薄膜微观结构的研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1956-1960. doi: 10.7498/aps.53.1956
[19]	丁瑞钦, 王浩, W.F.LAU, W.Y.CHEUNG, S.P.WONG, 王宁娟, 于英敏. InP/SiO2纳米复合膜的微观结构和光学性质. 物理学报, 2001, 50(8): 1574-1579. doi: 10.7498/aps.50.1574
[20]	李刘合, 张海泉, 崔旭明, 张彦华, 夏立芳, 马欣新, 孙跃. X射线光电子能谱辅助Raman光谱分析类金刚石碳膜的结构细节. 物理学报, 2001, 50(8): 1549-1554. doi: 10.7498/aps.50.1549

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物理学报. 2000, 49(11): 2310-2314.

doi: 10.7498/aps.49.2310.

氮对类金刚石薄膜的微观结构内应力与附着力的影响

1. (1)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800; (2)上海大学材料科学与工程学院，上海 201800；中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083; (3)中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083

收稿日期: 2000-04-02
刊出日期: 2000-11-20

摘要: 采用原子力显微镜(AFM)、俄歇电子能谱(AES)和显微压痕分析等手段对射频等离子体增强化学气相沉积法制备的掺氮类金刚石(DLC：N)薄膜的微观结构和力学性能进行了研究.结果表明，随着含氮量的增加，DLC薄膜的AFM表面形貌中出现了几十纳米的颗粒，原子侧向力显微镜和AES分析表明这种纳米颗粒是x大于0.126的非晶氮化碳CNx结构.这种非晶DLC/CNx的纳米复合结构，减小了薄膜的内应力，从而提高了薄膜与衬底的附着力.

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