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电弧离子镀沉积富碳的TiC薄膜研究

宋贵宏  邹友生  陈立佳  李锋  王启民  宫骏  孙超  
【摘要】:本文研究了电弧离子镀沉积的富碳TiC薄膜。结果表明,在腔体内H2和C2H2气体流量比为1/2和1/1时,两沉积膜层的C和Ti的原子百分比远远超过1/1,分别为77.42/22.5和85.77/14.23。X射线衍射谱显示,两膜层含有TiC相。在H2和C2H2气体流量比为1/2时,膜层中的TiC相各衍射峰峰高较低,半高宽加大,这表明膜层中TiC相的晶粒(颗粒)细小。当气体流量比为1/1时,TiC相的各衍射峰很漫散,这表明TiC相可能成为非晶,其原因可能是由于混合气体中氢等离子体的浓度加大而碳的等离子体浓度减少造成的。两膜层的Raman谱显示,其与普通石墨靶沉积类金刚石膜的Raman谱相似,该Raman谱的Lorentzian分解表明,D峰和G峰的位置分别在1347 cm-1和1585 cm-1附近,与沉积时气体流量比关系不大,但两峰的强度比ID/IG值明显较大,这表明膜层中sp3键含量较少。H2和C2H2气体流量比由1/2变到1/1,则沉积膜的,ID/IG值由1.8变到2.0,同时其显微硬度由21.4 GPa变到17.5 cPa。膜层的硬度变化与,ID/IG值变化符合正常规律。这表明沉积的富碳TiC膜层,含有细小或呈非晶态TiC相,并有可能构成由细小TiC颗粒和类金刚石结构组成的复合膜层。

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