[发明专利]一种CN薄膜的复合制备方法

说明书

本发明公开一种CN薄膜的复合制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面杂质与油污；S2、采用磁控溅射设备与离子束沉积设备，清洗后的衬底先置于磁控溅射设备的真空腔室内，以石墨为溅射靶材，在衬底上制备C膜；S3、制备完C膜的衬底转置于离子束沉积设备的真空腔室内，以N₂为离子束的N⁺离子源，在C膜表面进行离子束沉积，得到CN薄膜；S4、在N₂气氛炉中，以250℃对CN薄膜退火3小时；磁控溅射与离子束沉积相互配合且各自独立控制，互不影响，工艺简单，可控性强；退火过程有利于CN薄膜中未参与反应的C、N离子进一步反应，提高薄膜的结晶质量。

技术领域

本发明涉及一种CN薄膜的复合制备方法。

背景技术

九十年代有科学家首次预言，可进行人工合成自然界并不存在的化合物——氮化碳，其结构与氮硅共价化合物相类似，其具有较大的聚合能和力学稳定性。后来对CN结构进行推测，共计五种，即：α相、β 相、立方相、准立方相和类石墨相，大量研究表明，除类石墨相外，其他相CN的体弹性模量理论值均可与金刚石相比拟，被认为是一种新型的超硬材料，具有许多优良性能，由此引起科学工作者的关注。经过多年努力，理论与实验两方面都得到了较大的发展，并合成了a－C₃N₄、B－C₃N₄，石墨相或CN_X等。但目前的方法大多工艺复杂，可控性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CN薄膜的复合制备方法，该方法工艺简单、可控性强、成膜几率高、提高薄膜的结晶质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种CN薄膜的复合制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面杂质与油污；

S2、采用磁控溅射设备与离子束沉积设备，清洗后的衬底先置于磁控溅射设备的真空腔室内，以石墨为溅射靶材，在衬底上制备C膜；

S3、制备完C膜的衬底转置于离子束沉积设备的真空腔室内，以N₂为离子束的N⁺离子源，在C膜表面进行离子束沉积，得到CN薄膜；

S4、在N₂气氛炉中，以250℃对CN薄膜退火3小时。

进一步的，步骤S2磁控溅射时真空度为4.0*10^－4Pa，溅射气体Ar气30sccm，工作气压0.5Pa，溅射功率150W，溅射时间30min。

进一步的，步骤S1的衬底为单晶硅衬底。

本发明的有益效果是，磁控溅射与离子束沉积相互配合且各自独立控制，互不影响，工艺简单，可控性强，离子束沉积时N⁺轰击C膜，与C膜发生反应得到CN薄膜，离子束沉积直接提高N⁺，减少N₂的离化过程，提高成膜几率；退火过程有利于CN薄膜中未参与反应的C、N离子进一步反应，提高薄膜的结晶质量。

具体实施方式

本发明提供一种CN薄膜的复合制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面杂质与油污；衬底可采用单晶硅衬底；

S2、采用磁控溅射设备与离子束沉积设备，清洗后的衬底先置于磁控溅射设备的真空腔室内，以石墨为溅射靶材，在衬底上制备C膜；磁控溅射时真空度为4.0*10^－4Pa，溅射气体Ar气30sccm，工作气压0.5Pa，溅射功率150W，溅射时间30min；