c—BN薄膜研究进展

立方氮化硼（ｃ－ ＢＮ） 在机械、热、电子及光学方面有许多优异性能,因此世界上有很多研究人员从事ｃ－ ＢＮ 薄膜制备的研究,近年来薄膜沉积技术和ｃ－ ＢＮ 薄膜质量都已取得显著进步。介绍ｃ － ＢＮ 薄膜的用途、结构、制备方法及存在的问题。重点总结了控制ｃ－ ＢＮ 相形成的关键因素及ｃ－ ＢＮ 相形成机理。     

轰击能量对离子束增强沉积Cr—N薄膜微观结构和硬度的影响

采用离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）技术，在不同能量氮离子的轴助轰击下制备了Ｃｒ－Ｎ薄膜，通过ＳＥＭ观察、ＸＲＤ分析和显微硬度测定，发现离子轰击能量对Ｃｒ－Ｎ薄膜的表面形貌、相组成和硬度有显著的影响；随着能量的升高，膜表明形貌由岛形颗粒状转变成蜂窝状；一定能量轰击下获得的Ｃｒ２Ｎ和ＣｒＮ混相结合有最高的薄膜硬度；高达１６ｋｅＶ的氮离子轰击可诱发非晶化的出现，并对膜有一定的强化作用。在此基础上探讨了离子轰     

离子束增强沉积制备TiB2薄膜及其性能研究

用离子束增强沉积法（ＩＢＥＤ）在硅及铜基体上沉积了ＴｉＢ２薄膜，研究了轰击离子束能量和束流对薄膜的微结构及力学性能的影响。用俄歇电子谱（ＡＥＳ）分析了膜的成分及其界面状况，用Ｘ射线衍（ＸＲＤ）研究了膜的微结构，并测定了膜的硬度及进行膜的高温氧化试验。结果指出：（１）离子束轰击使薄膜晶化，从而影响到膜的硬度及抗高温氧化性能；（２）离子呸增强的二硼化钛薄膜是一种耐高温氧化的高硬膜。     

离子束增强沉积TiN薄膜的研究

利用多功能离子束增强沉积设备，采用三种不同工艺方法制备ＴｉＮ薄膜，并对制备的ＴｉＮ薄膜进行了ＡＥＳ，ＸＰＳ，ＸＲＤ，ＲＢＳ和ＴＥＭ等分析。结果表明：所制备的薄膜都有很好均匀性，ＴｉＮ薄膜处在压应力状态；在溅射沉积的同时，在０－２０ｋｅＶ范围内，Ｎ＾＋和Ａｒ＾＋离子的轰击使得ＴｉＮ薄膜的生长呈现不同择优取向；随着Ｎ＾＋离子轰击能量的增加，制备的ＴｉＮ薄膜的晶粒增大。     

离子束辅助沉积（Ti,Al）N梯度薄膜的结合强度

本文采用离子束辅助沉积技术，制备了不同成分梯度的一系列（Ｔｉ１－ｘＡｌｘ）Ｎ膜（其中ｘ＝０．１６～０．４４），并利用刮剥式结合强度测量方法，对薄膜成分对结合强度、内应力、硬度等的影响进行了研究。研究工作发现，刮剥法测得的结合强度，在ｘ＝～０．３１处取得最大结合强度值后，随薄膜成分梯度的增大而下降，但在重要的４０％～５０％Ａｌ区域内，梯度（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜的结合强度、硬度以及内应力却都维持在一个较为稳定的水平，较少受薄膜成分等的影响。梯度（（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜的结合强度主要受膜中残余应力的影响。     

Ti-B超硬薄膜的合成及其显微结构和显微硬度的研究

采用离子束增强沉积方法，在p型（100）单晶硅衬底上，通过不同能量的氙离子辅助轰击，以不同的沉积速率制备了Ti－B超硬薄膜。X射线衍射分析结果表明，Ti-B薄膜呈TiBx多晶结构，其晶化程度随蒸发速率的不同而变化，而其缺位值x随氙离子轰击能量的不同而变化。超显微硬度的测试结果表明，氙离子束能量为60keV，沉积速率为0．6nm／s时，可以获得性能最佳的Ti-B超硬薄膜，其本征硬度在测试负荷为5mN时达28．6GPa，超过了TiB体材料的硬度水平，是衬底硅片的3．2倍。利用SEM观察了Ti-B薄膜的横断面，并讨论了工艺参数对Ti－B超硬薄膜韧性的影响。     

立方氮化硼（c－BN）膜的制备、性能及应用

本文综合分析了立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）膜的制备方法，介绍了ｃ－ＢＮ膜的结构及其机械、电学、光学和热学性能。最后总结了ｃ－ＢＮ膜在机械和电子领域的应用概况。     

离子束增强沉积制备TiB_2薄膜及其性能研究

用离子束增强沉积法（IBED）在硅及铜基体上沉积了TiB2薄膜，研究了轰击离子束能量和束流对薄膜的微结构及力学性能的影响。用俄歇电子谱（AES）分析了膜的成分及其界面状况，用X射线衍射（XRD）研究了膜的微结构，并测定了膜的硬度及进行了膜的高温氧化试验。结果指出：（1）离子束轰击使薄膜晶化，从而影响到膜的硬度及抗高温氧化性能；（2）离子束增强沉积的二硼化钛薄膜是一种耐高温氧化的高硬膜。     

离子束辅助沉积制备的铁锆多层膜中的相演化

研究了用氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）技术制备的铁／锆多层膜中的微结构演化规律。实验中所使用的氩离子能量范围为４ｋｅＶ到１２ｋｅＶ,束流密度为１２μＡ／ｃｍ＾２。实验结果表明,用ＩＢＡＤ技术右在富锆端制备出完全非晶化的薄膜。对于Ｆｅ（０．５４ｎｍ）／Ｚｒ（４．５ｎｍ）多层膜,随Ａｒ离子能量的增加,在薄膜中还观察到晶态－非晶－亚稳ｆｃｃ相－非晶－晶态的结构转变。对于富铁合金膜,ＩＢＡＤ技术仅能制备部分非晶化的薄膜。     

IBAD薄膜与基体界面的显微结构

采用中能离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）技术，在单晶Ａｌ２Ｏ３（０００１）基片上沉积Ｍｏ膜，在ＧＡＡｓ（００１）基片上合成Ｆｅ１６Ｎ２薄膜，用ＨＲＥＭ等研究了Ｍｏｅａｊｄ－Ａｌ２Ｏ３（０００１），Ｆｅ１６ｎ２膜－ＧａＡｓ（００１）界面的显微结构，结果表明：Ｍｏ膜的晶粒呈细小柱状或纤维状，晶粒平均尺寸约８ｎｍ，Ｆｅ１６Ｎ２薄膜为等轴晶，晶粒平均尺寸约为１０ｎｍ，在Ｍｏ膜－Ａｌ２Ｏ３（０００１）界面及Ｆｅ１     

a-C:H(N)薄膜的制备及性能

采用射频－直流等离子化学气相沉积法用Ｃ２Ｈ２、Ｎ２和Ａｒ组成的混合气体制备ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜,研究了薄膜的制备工艺、结构及直流导电特性。实验结果表明,ａ－Ｃ：：Ｈ（Ｎ）薄膜的沉积速率随混合气体中Ｃ２Ｈ２含量的增加而增大,当混合气体中Ｎ２含量增加到７５％时,薄膜的含氮量增大到９．０９％。薄膜中Ｃ、Ｎ原子以Ｃ≡Ｎ和Ｃ－Ｎ键的形式存在,结合进薄膜中的氮大大降低薄膜的直流电阻率。     

轰击能量对离子束增强沉积Cr-N薄膜微观结构和硬度的影响

采用离子束增强沉积（IBED）技术，在不同能量氮离子的辅助轰击下制备了Cr－N薄膜；通过SEM观察、XRD分析和显微硬度测定，发现离子轰击能量对Cr－N薄膜的表面形貌、相组成和硬度有显著的影响：随着能量的升高，膜表面形貌由岛形颗粒状转变成蜂窝状；一定能量轰击下获得的Cr2N和CrN混相结构有最高的薄膜硬度；高达16keV的氮离子轰击可诱发非晶化的出现，并对膜有一定的强化作用。在此基础上探讨了离子轰击能量对合成Cr－N薄膜结构与性能的影响效应。     

PBII氮离子注入对氮化硼薄膜结构的影响

研究了氮离子注入对立方氮化硼（ｃ－ ＢＮ） 膜,富硼的硼氮膜（ＢＮ０ ．５ ） 和硼膜（Ｂ） 的成分及结构的影响． 用活性反应离子镀技术在单晶硅基体上沉积ｃＢＮ、ＢＮ０ ．５ 和Ｂ 膜;然后使用等离子基离子注入（ＰＢＩＩ） 技术,在５０ ｋＶ 的基体脉冲负偏压下注入氮． 用ＦＴＩＲ 透射谱分析膜在氮离子注入前后结构的变化,用ＸＰＳ分析膜的成分分布． 结果表明：在ｃ－ ＢＮ 膜中注入氮离子几乎不改变膜的ＮＢ,但膜中ｃ－ ＢＮ 的含量略有增加;对于ＢＮ０ ．５ 膜,注入氮后,ＮＢ 略有提高,膜的ａ－ ＢＮ 的结晶化提高;而在硼膜中注入氮后,氮在膜中呈类似高斯分布,最高氮浓度ｒ（Ｎ）达２３ ％ ,膜中形成了非晶态的氮化硼（ａ－ ＢＮ） 结构． 此外,在以上各种膜上注入氮后,膜基界面都有不同程度的成分混合．     

低能离子束轰击对非晶Ni-P薄膜组织与性能的影响

用X－射线衍射仪（XRD），俄歇电子能谱分析仪（AES），电子探针（EPMA），差示扫描量热仪（DSC）和超微显微硬度计研究了低能氮离子束对非晶Ni-P合金镀层进行轰击的晶化规律，分析了在低能氮离子束作用下的非晶薄膜的组织结构和显微硬度，结果表明，用能量为3．0－4．0keV，束流为80－200mA的低能氮离子束对非晶Ni-P镀层进行轰击，镀层中可以晶化析出Ni和Ni3P相，并在Ni(111）晶面上出现择优取向。随低能氮离子束的轰击能量和束流的增大，Ni-P非晶镀层中Ni和Ni3P的晶化温度下降，束流对晶化温度的影响比加速电压的影响大。载能粒子对非晶薄膜的作用，产生氮离子注入效应，使表层的含氮量增加。随束流的增加，显微硬度增加减缓，而随氮离子束加速电压增加，显微硬度增加明显，在4000V加速电压的氮离子束轰击下，显微硬度达到HV2131，比一般退火晶化方法所得到的显微硬度显著提高。     

Ti—B超硬薄膜的合成及其显微结构和显微硬度的研究

采用离子束增强沉积方法，在ｐ型单晶硅衬底上，通过不同能量的氙离子辅助轰击，以不同的沉积速率制备了Ｔｉ－Ｂ超硬薄膜。Ｘ射线衍射分析结果表明，Ｔｉ－Ｂ薄膜呈ＴｉＢｘ多晶结构，其晶化程度蒸发速率的不同而变化，而其缺位值ｘ随氙离子轰击能量的不同而变化。     

立方氮化硼（c—BN）膜的制备,性能及应用

本文综合分析了立方氮化硼膜的制备方法，介绍了ｃ－ＢＮ膜的结构及其机械、电学、光学和热学性能，最后总结了ｃ－ＢＮ膜在机械和电子领域的应用概况。     

a—C：H（N）薄膜的慢正电子分析

采用Ｃ２Ｈ２和Ｎ２的混合气体在单晶Ｓｉ衬底上用射频－直流等离子化学气相沉积法制备ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜,用Ｆｏｕｒｉｅｒ红外谱研究了ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的结构。用慢正电子湮没技术研究了类金刚石薄膜中缺陷的深度分布以及Ｎ的百分含量对薄膜中缺陷浓度和缺陷类型的影响。Ｆｏｕｒｉｅｒ红外测试结果表明,ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜中氮含量随混合气体中Ｎ２百分含量的升高而增大,薄膜中碳氮原子形成Ｃ≡Ｎ键。慢正电子分析表     

Tc4钛合金上离子束辅助沉积TiCxNy膜的微结构与机械性质研究

利用离子束辅助沉积技术在Ｔｃ４钛合金基体上制备了ＴｉＣｘＮｙ膜，ＴＥＭ观察揭示膜呈多晶结构，具有（１１１），（２００）和（２２０）择优取向，ＡＥＳ和ＸＰＳ分析证实ＴｉＣｘＮｙ膜呈含氧配置。膜的硬度和摩擦特性与Ｎ含量有关，Ｎ的含量过高，其硬度与摩擦特性均会下降。     

离子束增强沉积Si3N4／Si多层红外干涉滤波薄膜

利用离子束增强沉积工艺，在硅基片上制备Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ多层红外干涉滤波薄膜。结构表明，Ｎ＾＋２＋Ｎ＋的辅助轰击对于合成接近化学配比的Ｓｉ３Ｎ４薄膜起了关键作用。薄膜的折射率可达１．７４－１．８４。实验测得的多层滤波薄膜的红外反射谱与值相当接近。     

IBAD合成CNx／NbN纳米多层膜

用离子束辅助沉积技术（ＩｏｎＢｅａＡｓｓｉｓｔｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＩＢＡＤ）制成ＣＮｘ／ＮｂＮ纳米多层膜，研究了工艺参数（轰击能量，基片温度）对膜的结构和性能的影响，分析表明，多层膜内的ＮｂＮ为多晶结构，在轰击能量为４００ｅＶ，基片温度为６００℃时，得到了与β－Ｃ３Ｎ４的晶面间距相对应的三条电子衍射环，基片温度的上升，膜层的硬度上升，轰击能量增大，则膜层的硬度表现为先上升后下降，最大显微硬度