Preparation of Super-Hard Nitride Thin Films for Next Generation by High Density Plasma PVD
高密度等离子体 PVD 制备下一代超硬氮化物薄膜
基本信息
- 批准号:09480091
- 负责人:
- 金额:$ 3.26万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:1997
- 资助国家:日本
- 起止时间:1997 至 1999
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Research on the formation of β-C_3N_4 thin films as one of the most attractive super-hard nitride materials in the next generation has been conducted between 1997 and 1999. The first goal was settled to obtain films with stoichiometric composition for the first by developing a high density helicon-wave excited plasma sputtering source operated at low pressures, in which highly excited radicals and ions could easily be obtained. Results obtained within 3 years project are summarized as follows.1) Using a simple helical coil antenna of several turns a high density plasma with a density reaching to 10^<13> cm^<-3> was obtained in Ar gas of 0.1 - 1 Pa in an external magnetic field with an RF power input of Several 100 W.Even in N_2 gas environment a plasma density of 10^2 cm^<-3> was also obtained easily.2) Developing a sputtering machine based on this plasma, preparation of CN_x films were performed and it was found that increasing nitrogen flux brought an increase of N content in the films and succeeded in obtaining stoichiometric film composition by controlling C and N flux appropriately. Films were composed of mixture of sp^2 and sp^3 phases that increased with N content.3) Micro-hardness of the films was not so high with a value of about 25 GPa in the condition of ion bombardment at a nearly stoichiometric composition. It was considered that softening of films was induced by the existence of graphite phase and impurity atoms such as O and/or H in the films causing polymer-like compound formation.
作为下一代最具吸引力的超硬氮化物材料之一的β-C_3N_4薄膜的形成研究一直在1997年至1999年间进行。第一个目标是通过开发低压下操作的高密度螺旋波激发等离子体溅射源,可以很容易地获得高激发的自由基和离子,项目三年内取得的成果总结如下:1)。使用简单的几匝螺旋线圈天线,在 0.1 - 1 Pa 的 Ar 气体中,在 RF 功率输入为数百W。即使在N_2气体环境下,也可以轻松获得10^2cm^-3>的等离子体密度。2)基于该等离子体开发溅射机,进行CN_x薄膜的制备结果发现,增加氮通量会导致薄膜中N含量的增加,通过适当控制C和N流量,成功获得化学计量的薄膜组成,薄膜由sp^2和sp^3相的混合物组成,且薄膜由随N增加的sp^2和sp^3相的混合物组成。 3)在接近化学计量组成的离子轰击条件下,薄膜的显微硬度并不高,约为25 GPa,认为薄膜的软化是由于石墨相的存在引起的。薄膜中的O和/或H等杂质原子导致聚合物状化合物的形成。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
節原 裕一、三宅 正司: "イオン・プラズマプロセスによる硼素、炭素、窒素系超硬質薄膜の合成"応用物理. Vol.67, No.6. 659-663 (1998)
Yuichi Setsuhara、Masashi Miyake:“通过离子等离子体工艺合成基于硼、碳和氮的超硬薄膜”应用物理学,第 67 卷,第 659-663 期。
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- 影响因子:0
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三宅正司: "プラズマ・イオンを利用した超硬質被膜の形成"溶射. 141-146 (1997)
Shoji Miyake:“使用等离子体离子形成超硬涂层”热喷涂141-146。
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- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
三宅正司: "プラズマ・イオンプロセスによる窒化物超硬質薄膜の合成"第2回関西大学先端科学技術シンポジウム講演集. 1-7 (1998)
三宅正志:“等离子体离子法合成超硬氮化物薄膜”第二届关西大学尖端科学技术研讨会论文集1-7(1998年)。
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
3. S.Miyake: "Trend in Super-Hard Materials Coating by Plasma and Ion Beam Processes"Proc.of Int.Conf.on Surface Eng.(CSE'97), Nov., Shanghai, China. 243-249 (1997)
3. S.Miyake:“等离子和离子束工艺超硬材料涂层的趋势”Proc.of Int.Conf.on Surface Eng.(CSE97),11 月,中国上海。
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- 作者:
- 通讯作者:
8.Y.Setsuhara and S.Miyake: "Ion-beam and plasma processing techniques for thin-film synthesis of superhard materials in boron-carbon-nitrogen system"Ouyou Butsuri. Vol.67, No.6. 659-663 (1998)
8.Y.Setsuhara和S.Miyake:“硼-碳-氮体系中超硬材料薄膜合成的离子束和等离子体处理技术”Ouyou Butsuri。
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