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具有N梯度浓度的碳自掺杂氮化碳薄膜的性能研究*

2021-07-07沈洪雪金克武姚婷婷王天齐

化学工程师 2021年6期

沈洪雪,金克武,姚婷婷,王天齐

(1.中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司,安徽 蚌埠 233018;2.浮法玻璃新技术国家重点实验室,安徽 蚌埠 233018)

1989年Liu等首次预言可进行人工合成自然界并不存在的化合物——氮化碳,其与共价化合物相类似——聚合能及力学稳定性都超强,同时其可能具有比金刚石还要好的高硬度、高绝缘、宽能带等性能[1]。之后Teter等又计算出了氮化碳的5种结构,即α相、β相、立方相、准立方相和类石墨相。除类石墨相外,其他4种的硬度都接近甚至超过了金刚石的硬度(435GPa)。同时Cohen又计算出了8种碳氮比为1的化合物,进而可能会继续改变或加强氮化碳所具有的高弹性,摩擦系数,防腐耐磨等性能,而且其化学性和稳定性相比于金刚石要好的多,且氮化碳本身就具有较宽的禁带宽度,其有可能在半导体或者发光材料领域表现出更为优越的作用。同时氮化碳传输载流子能力特别强,对光响应速度快,使其在光催化领域具有极强的应用潜力[2-5]。氮化碳薄膜的高电阻率性能使其在光学保护膜方面发挥了特别优异的作用,但作为半导体来说,其高电阻可能又会进一步限制了其应用,故本实验通过在制备氮化碳的过程中,实现碳的自掺杂来调节薄膜的电阻率,扩大其应用范围,目前来说,国内这方面的研究还较少。

1 实验部分

本实验的样品是采用台湾生产的大型中试磁控镀膜设备制备的,衬底采用超白高透玻璃,尺寸为350mm×400mm,靶材为高纯(99.99%)C靶材,反应和溅射气体分别采用高纯Ar和N2。……

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