《表1 各试样碳化硼薄膜的成分(摩尔分数/%)》

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《不同B/C摩尔比碳化硼薄膜的光学性能》

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图2是以单晶硅为基底的薄膜试样的GIXRD图谱，各试样均未出现明显的衍射峰，表明碳化硼薄膜均为非晶相。表1为碳化硼薄膜的化学成分，各薄膜的B/C摩尔比分别为3.68、3.88、4.01、4.23和4.40。碳化硼晶体的C含量范围为8.8%～20%（摩尔分数），其晶体结构为菱面体，单位晶胞由一个二十面体和一个三原子链组成，其中B4C碳化硼由B11C二十面体和C-B-C三原子链组成[19-20]。有研究认为C含量大于20%（摩尔分数）时，非晶碳化硼的结构仍与晶体碳化硼相似[19-21]。薄膜元素的XPS图谱及分峰结果如图3所示。所有试样的B元素均包含两种化学状态，峰位分别为～188.3 e V和～189.9 e V。在B 1s图谱中峰位大于190 e V的特征峰与氧化物有关，其中BC2O的峰位为190 e V，而碳化硼中B-B键和B-C键的结合能范围为186～190 e V且通常处于一个特征峰中[19，22]。所有试样的C元素均包含四种化学状态，峰位分别为～282.4 e V、～283.4 e V、～284.6 e V和～286 e V。在C 1s图谱中峰位大于286 e V的特征峰与氧化物有关，且286 e V对应于C-O键的结合能，C-C键的结合能范围是284.5～285 e V，～282 e V和～283 e V分别对应于三原子链结构和二十面体结构中B-C键的结合能[19，22]。C-C键可能源自非晶结构中C原子与B原子间的相互取代，如C-C-C三原子链和B10C2二十面体等结构，也可能源自含氧碳化硼。各试样中B元素与C元素的化学状态分别一致，表明本研究制备的碳化硼薄膜具有相似的基本成分，即薄膜由碳化硼和少量含氧碳化硼组成。