Д.Г. Пилипцов - к.т.н, доцент, ст. науч. сотрудник, Международная Китайско-Белорусская лаборатория по вакуумно-плазменным технологиям, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины. Е-mail: pdg_@mail.ru А.С. Руденков - к.т.н, науч. сотрудник, Международная Китайско-Белорусская лаборатория по вакуумно-плазменным технологиям, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины. Е-mail: arudenkov05@mail.ru А.В. Рогачев - д.х.н., профессор, Международная Китайско-Белорусская лаборатория по вакуумно-плазменным технологиям, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины. Е-mail: rogachevav@mail.ru Сянь Хун Джанг - к.т.н., профессор, Международная Китайско-Белорусская лаборатория по вакуумно-плазменным технологиям, Нанкинский университет науки и технологии (КНР). Е-mail: jiangxh24@njust.edu.cn П.А. Лучников - ст. науч. сотрудник, Московский технологический университет (МИРЭА). Е-mail: xamdex@gmail.com В.А. Емельянов - д.т.н., профессор, ОАО «Интеграл» (г. Минск, Республика Беларусь)

Установлен характер изменения структуры и свойств аморфных углеродных покрытий в зависимости от способа введения азота в покрытие. Определены основные закономерности изменения свойств, фазового состава и механических свойств легированных углеродных покрытий, подвергнутых ионному азотированию с различной энергией ионного потока азота. Показано, что ионное азотирование вызывает в поверхностных слоях повышение доли sp2-фазы при снижении размера кластеров. При ионном азотировании углеродсодержащих покрытий установлено образование соединений CNx с преобладающим содержанием связей типа N-Csp2. Отметим, что твердость CNx(N2) покрытий незначительно уменьшается с повышением частоты до 10 Гц, а затем существенно возрастает с ее увеличением. Прозрачность покрытий CNx(N2) уменьшается с увеличением частоты импульсов, а соответствующая ширина оптической запрещенной зоны (Eg) снижается от 0,85 эВ (3 Гц) до 0,71 эВ (20 Гц). Прозрачность и соответствующие значения Eg покрытий CNx(N+) немонотонно изменяются с повышением частоты, при этом в меньшей степени, чем у АПП (от 1,35 до,9 эВ) и CNx(N2) покрытий. Изменения Eg коррелируют с изменениями ширины G-пика для CNx(N+)-покрытий, которая определяется степенью упорядоченности Csp2 кластеров.

 

1. Majumdar A., Das S.C., Bogdanowicz R., Shripathi T., Langel W. Rainer Hippler, Role of nitrogen in evolution of sp2/sp3 bonding and optical band gap in hydrogenated carbon nitride // Vibrational Spectroscopy. 2013. V. 66. Р. 63-68.
2. Liu D.G., Tu J.P., Zhang H., Chen R., Gu C.D. Microstructure and mechanical properties of carbon nitride multilayer films deposited by DC magnetron sputtering. // Surf. Coat. Technol. 2011. V. 205. Р. 3080-3086.
3. Chen R., Tu J.P., Liu D.G., Yu Y.L., Qu S.X., Gu C.D. Structural and mechanical properties of TaN/a-CNx multilayer films //Surf. Coat. Technol. 2012. V. 206. Р. 2242-2248.
4. Voevodin A.A. Comparative study of wear-resistant DLC and fullerene-like CNxfilmsproduced by pulsed laser and filtered cathodic arc depositions // Surface &Films Technology. 2005. V. 197. P. 116-125.
5. Broitman E. Mechanical and tribological properties of CNx films deposited by reactive magnetron sputtering // Wear. 2001. V. 248.P. 55-64.
6. Liu A.Y., Cohen M.L.Prediction of new low compressibility solids // Science. 1989. V. 245. P. 841-842.
7. Cohen M.L. Structural, electronic and optical properties of carbon nitride // Material Science Engineering A. 1995. V. 209. P. 1-4.
8. Neidhardt J. Growth of fullerene-like carbon nitride thin solid films by reactive magnetron sputtering; role of low-energy ion irradiation in determining microstructure and mechanical properties // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. P. 3002‒3014.
9. Hellgren N. Role of nitrogen in the formation of hard and elastic CNx thin films by reactive magnetron sputtering // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. 5162‒5169.
10. Gammon W.J. Experimental comparison of N(1s) X-ray photoelectron spectroscopy binding energies of hard and elastic amorphous carbon nitride films with reference organic compounds //Сarbon. 2003. V. 41. P. 1917-1923.