陈儒婷，SHIGENG SONG，DES GIBSON, LEWIS FLEMING， SAM AHMADZADEH，HIN ON CHU ，XIAOLING ZHANG

(1.西安工业大学 光电工程学院, 西安 710061； 2. Institute of Thin Films, Sensors and Imaging, School of Computing, Engineering and Physical Sciences, University of the West of Scotland, Paisley PA12BE, UK； 3.Teer Coatings Ltd, West Stone House, West Stone, Berry Hill Industrial Estate, Droitwich, Worcestershire, WR9 9AS, UK)

0 引 言

碳化硼是一种很重要的材料，它被广泛用于结构材料、功能材料和陶瓷材料[1-3]。它也是世界上最硬的材料之一，仅次于金刚石和立方氮化硼[4]。另外由于B原子有很好的中子吸收能力，可以用于中子探测器[5]。碳化硼最早被发现于1858年，随后在1883年和1894年分别被Joly和Moissan制备出来[6-7]。至今为止，发现了16种碳硼化合物[8]。由于碳化硼特殊的结构，直到1934年碳化硼化学式才被定义为B4C，这也是目前大多数人最认同的结果[9]。

目前，对B-C薄膜的研究还处于初级阶段，主要研究内容是制备工艺与其自身的晶态、硬度等性能之间的关系。通过电子束蒸发沉积发现，随着电子束电流的增加，薄膜的结构发生了明显的变化，B/C原子数比从2.93变化到3.45，基底温度对碳化硼的结构影响不大[10]。张玲等人指出溅射功率会影响碳化硼薄膜的组成和结构[11]。Bradley等人使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)从邻位碳硼烷(ortho-carborane)中制备了碳化硼，并表明氢原子和碳鹏原子比影响着物质的性质，尤其是载流子传输性质(Charge transport properties)，该方法也是化学气相沉积使用频率较多的方法[12]。Lin和Feldman使用射频等离子体分解(RF plasma decomposition)二硼烷和甲烷制备碳化硼薄膜，可以看出随着原料中二硼烷浓度的增加，硼和氢浓度的增加，光学带隙也增加，生长薄膜的显微硬度不变，显微硬度随氢原子浓度的增加而降低[13]。Eckardt等人使用脉冲直流磁控溅射(DC magnetron sputter)并以少量烃类作为反应气体(乙炔)制备碳化硼薄膜，结果表面摩擦系数可以从0.8降低到0.2[14]。……