低温等离子体增强化学气相沉积纳米结构碳化钨薄膜

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1、’&&&&&&&&’&&表面改性技术&低温等离子体增强化学气相沉积纳米结构碳化钨薄膜&’&&&&&&&&’111，2马淳安，王伟，郑华均（1.浙江工业大学化工与材料学院绿色化学合成技术国家重点试验室培育基地，浙江杭州310032；2.浙江工业大学之江学院，浙江杭州310024）摘要：采用氟化钨（WF6）和甲烷为前驱体气体，以氩气为载气，在氢气氛下，采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法在低温下制备具有纳米结构的碳化钨薄膜。采用SEM、AFM、XRD、EDS等方法表征了碳化钨薄膜的形貌、晶体结构和化学组成，表明基体温度在450℃，甲烷与氟化

2、钨气体流量比为10时得到的碳化钨薄膜是以直径为Ф40～80nm，高度为150～200nm的圆柱状的纳米晶粒聚合体组成。探讨了低温制备纳米结构碳化钨薄膜的机理，分析了基体温度对薄膜物相和微观结构的影响。关键词：碳化钨；纳米晶薄膜；等离子体增强化学气相沉积中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：0254-6051（2006）02-0020-04PECVDNanostructureTungstenCarbideThinFilmsatLowTemperature111，2MAChun-an，WANGWei，ZHENGHua-jun（1.College

3、ofChemicalEngineeringandMaterialScience，RaisingStateKeyLaboratoryofGreenChemistrySynthesisTechnology，ZhejiangUniversityofTechnology，HangzhouZhejiang310032，China；2.ZhijiangCollege，ZhejiangUniversityofTechnology，HangzhouZhejiang310024，China）Abstract：Nanostructuretungstencarbide

4、thinfilmsweredepositedbylowtemperatureplasmaenhancedchemicalvapourdeposition（PECVD）fromaWF6/CH4/H2/Armixtureonnickelsubstrates.ThephasecompositionofthedepositedfilmswerecharacterizedbyX-raydiffraction（XRD），scanningelectronmicroscopy（SEM），atomicforcemicroscope（AFM）andenergy-di

5、spersivespectromete（rEDS）.Theresultsshowthatthetungstencarbidethinfilmdepositedat450℃consistsofthenanostructuredclusterswiththecolumnsizeof40～80nmdiameterand150～200nmheight.Final-ly，thegrowthmechanismofPECVDnanostructuredtungstencarbidethinfilmsonthenickelsubstrateandtheeffec

6、toftemperaturewerealsodiscussed.Keywords：tungstencarbide；nanostructurethinfilm；plasmaenhancedchemicalvapourdeposition（PECVD）［7］［8］1引言气相反应得到碳化钨薄膜。研究表明，采用氟化碳化钨的催化性能是近40年来研究的一个热点。钨和烷烃为原料，反应温度高于900℃，才能得到碳化通过一些研究表明，碳化钨材料在烷烃重整反应、异构钨薄膜；如果采用氯化钨为原料，则得到碳化钨薄膜的化反应、燃料电池的电极反应等方面取得了很好的进反应温度

7、应在1000℃以上。较高反应温度对于基体展［1～3］。但与金属铂及铂族金属相比，其催化性能还材料的选择带来一定的限制。因此实现低温下制备具［4～6］有纳米结构碳化钨薄膜很为重要。有很大的距离。另有研究表明，通过碳化钨薄膜的晶粒纳米化，增加材料的比表面积，增加催化活性本文采用等离子体增强化学气相沉积技术，在较数，可进一步提高碳化钨材料的催化性能。低的温度下制备了具有纳米结构的碳化钨薄膜，表征化学气相沉积法是制备具有纳米结构碳化钨薄膜了薄膜的结构形貌和化学组成，分析了基体温度对薄的主要方法之一。一般采用金属钨的卤化物，如氟化膜物相和微观结构的影响。钨

8、（WF6）、氯化钨（WCl6）和烷烃，如甲烷（CH4）、丙烷2试验材料及方法（C3H8）为前驱体，氩气为载气，在氢气氛下进行低压2.1碳