CN104204271A - 涂镀材料 - Google Patents

Abstract

一种涂镀材料，用于通过激光消融来涂镀基板。该涂镀材料包含石墨氮化碳和掺杂物以便与纯氮化碳的涂层相比改变所制作的涂层的特性。

Description

涂镀材料

技术领域

本发明总体上涉及实现物体表面所希望特性的涂层和涂镀材料。具体而言，本发明涉及掺杂的氮化碳作为涂镀材料的使用、由这样的材料制造的涂层以及涂镀有这样的涂层的物体。

背景技术

已经知晓采用涂层实现有关物体外观和技术特性的所希望的效果。在技术应用中，涂层的重要特性包括厚度、透明度或半透明度，颜色、荧光性、硬度、均质性(homogeneity)、表面粗糙度、与各种基板材料的兼容性、对基板的粘附性、扩散阻挡性、化学和摩擦性、生物适应性、导电和导热性以及在不同的工艺中制作涂层的适应性。典型的涂镀工艺包括真空蒸镀、阳极氧化、溅射、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、分子束外延(MBE)和激光消融。在后者中，大功率且极短的激光脉冲撞击靶子，以撞击待涂镀的基板的等离子体的形式从其消融涂镀材料，产生所希望的涂层。

已知的涂镀材料是石墨氮化碳C₃N_4+xH_y，在撰写本文时，其例如可从Finland的Helsinki市的Carbodeon Ltd Oy获得，以注册商标进行销售。它具有几个有利的特性，例如，硬度、在摩擦应用中良好的耐磨性、化学惰性、良好的产率、高可控的涂镀工艺、无毒原材料和环境友好的生产工艺。

然而，石墨氮化碳不能解决所有的涂层问题。例如，它不能用作荧光涂层从而用发光二极管(LED)产生白光，因为其紫外线诱导荧光在390-450nm波长范围内，即：在较短的波长处，或在可见光的端部-蓝光处。此外，存在氮化碳不产生所希望的均匀性或其它所希望的表面微、纳米和/或晶体结构的涂镀应用。在光学部件的涂层中不易用氮化碳实现所希望的透明度或波长选择性。图1示出了800nm厚的氮化碳涂层在两个方向上延伸超过可见光几百纳米的波长范围内所测得的透射比。

存在同时要求高耐磨性和低摩擦的较宽的应用范围。此外，通常期待涂层易于清洁或易于去污。在某些应用中，涂层还应足够透明。典型地，这样的应用包括显示器和用于电子产品的包装方案。

典型的易于去污的低摩擦涂层包括各种工业处理装置和家用产品中的聚四氟乙烯基涂层。除了受限的耐磨性外，相对低的热阻也限制了产品的使用和寿命。大部分聚四氟乙烯产品在暴露于较高温度(>250℃)时都会热分解，产生气体状态的有害的氟化合物。

发明内容

本发明的目标是提供实现所希望的技术特性的涂镀材料、涂层和涂镀物体。具体而言，本发明的目的是提供在可见光范围内具有所希望的特性的涂镀材料、涂层和涂镀物体，所希望的特性为例如荧光性、透明度、反射率和/或波长选择性。另外，本发明的目的是提供具有所希望的硬度和所希望的亲水性或疏水性的涂镀材料、涂层和涂镀物体。此外，本发明的目的是提供具有所希望的表面均匀性或其它所希望的微、纳米和/或晶体结构的涂镀材料、涂层和涂镀物体。本发明的再一个目的是提供其中涂层具有所希望的扩散阻挡性的涂镀材料、涂层和涂镀物体。

本发明的目的通过采用掺杂的氮化碳作为涂镀材料而实现。从实现本发明的目标的角度看，可通过采用激光消融作为涂镀方法以及通过采用具有足够的密度和足够小粒度的激光消融靶子来获得主要优点。

根据本发明的涂镀材料的特征体现在针对涂镀材料的独立权利要求的特征部分中。

根据本发明的涂层的特征体现在针对涂层的独立权利要求的特征部分中。

根据本发明的涂镀物体的特征体现在针对涂镀物体的独立权利要求的特征部分中。

石墨氮化碳，例如如其名字所暗示的，是天然石墨，即：其晶体结构的特征在于sp2-型键，导致碳和氮原子形成平面2维结构。石墨氮化碳与例如纳米金刚石、硼化合物、氢、含氟聚合物(一个或多个)和/或一个或多个稀土金属(或碱性金属或碱土金属)的掺杂将以一种非常令人震惊和有用的方式改变其特性。

例如，已发现，与纯氮化碳相比，掺杂有纳米金刚石的氮化碳涂层非常坚硬，并且已被清楚地观察到在可见光荧光光谱上朝着红端移动。与硼化合物的掺杂可制作非常坚硬和/或在可见光范围内几乎完全透明的涂层。与氢的掺杂松动了碳和氮原子之间的双键，使二维晶体结构朝着更加三维的结构改变，并且改善了涂层的均匀性和表面质量。与稀土金属、碱性金属或碱土金属的掺杂可在涂层中产生波长选择性和/或所希望的荧光性。

可用包含所希望的掺杂物的激光消融靶子进行掺杂。另一种选择是使掺杂物以气体或粒子形式进入激光消融室中。第三种选择是采用两个或更多个激光消融靶子同时或先后消融氮化碳和掺杂物。这些方法不相互排斥，而是能同时使用预掺杂的靶子和气体掺杂物或两个靶子，这两个靶子中的一个具有掺杂的氮化碳，且另一个掺杂有其他东西或者具有以其它方法掺杂的氮化碳。

涂镀物体例如可为机床、光学元件、LED部件或LED部件的荧光包装。在机床的情况下，涂层的硬度、耐久性和摩擦特性通常是最重要的，但是荧光特性可在例如机床的磨损方面具有不可预知的优点。在光学部件的情况下，涂层的光学特性是重要的，但是，例如，如果可改善光学部件的耐刮划性，则硬度具有主要优势。同样，在LED部件及其包装的情况下，在涂层的各特性中荧光性无疑是最重要的，但是，例如，如果在要求的条件下使用LED部件，则硬度和化学稳定性可非常有利。

附图说明

下面将参考作为示例呈现的优选实施例和随附附图描述本发明，附图中：

图1示出了已知的氮化碳涂层的透射比，

图2示出了基本的激光消融装置，

图3示出了另一个基本的激光消融装置，

图4示出了由现有技术已知的涂层的透射比，

图5示出了掺杂有硼化合物的氮化碳涂层的透射比，

图6示出了掺杂有第二硼化合物的氮化碳涂层的透射比，

图7示出了掺杂有第三硼化合物的氮化碳涂层的透射比，

图8示出了氮化碳基涂层的FIB-SEM图像，

图9例示了某些材料中碳、氮和硼的百分比，

图10示出了根据本发明实施例的涂层的反射系数，

图11示出了LED部件，

图12示出了第二LED部件和LED部件的包装，

图13示出了光学元件，

图14示出了机床，

图15示出了粉末氮化硅的光致发光，

图16示出了各种掺杂了纳米金刚石的氮化碳涂层的光致发光，以及

图17示出了各种掺杂了氮化硼的氮化碳涂层的光致发光。

附图中相同的元件由相同的附图标记表示。

具体实施方式

在本说明书中采用以下术语和表达：

    石墨氮化碳,C₃N_4+xH_y，由Carbodeon Ltd Oy制造；

纳米金刚石     直径为几纳米的单一金刚石晶体；

含氟聚合物     在其单体中具有一个或多个氟原子的聚合物；例如，聚四氟乙烯(PTFE)；

LED部件        发出可见光或近可见光且包含p-n结的电子部件，其响应于流过其的一定种类的电流而发射辐射；

LED部件包装    通常由塑料、橡胶或玻璃制造的盖部，其目的是至少部分地覆盖LED部件或LED部件的p-n结和/或改变由LED部件发射的辐射的波长和/或空间分布；

光学部件       通常由一个单一件组成的装置或该装置的一部分，其主要功能涉及可见光或近可见光的透过、反射、折射或透射；例如，透镜、面镜、棱镜、显示装置或类似物的表面；

机床    用于机加工物体或材料的装置，其中刀刃意在刺入待机加工的物质中且从其去除一些部分；在本说明书中，也将刀具和类似的切割刀片看作机床。

涂镀材料的特性

根据本发明的优选实施例，用于通过激光消融涂镀基板的涂镀材料包含石墨氮化碳和掺杂物，以便与纯氮化碳相比改变所生成涂层的特性。激光消融靶子中涂镀材料的密度为该涂镀材料的理论密度的至少70％(有利地超过80％)，并且涂镀材料中掺杂物的粒度不大于30微米。

材料的理论密度通常限定为

$\mathrm{\ρtheory}=\frac{N_{0}A}{V_0{N}_A},$

其中N₀是单位单元中的原子数，A是原子量，V₀是单位单元的体积，并且N_A是阿伏加德罗常数。靶材料的密度必须足够高以避免靶子在激光消融期间分解。制作足够致密的靶子的有利方法称为放电等离子体烧结(SPS)，也已知为场辅助烧结技术(FAST)。靶子也可采用热均压(HIP)技术或某些其它压制方法制造。

对掺杂物的最大粒度有要求的原因是：当试图生成均匀质量的等离子体(尤其是反应等离子体)时，涂镀材料的构成成分必须在靶子中以下述方式混合，即：撞击靶子的激光脉冲总是消融氮化碳和掺杂物(一个或多个)二者。在导致本发明的研究中发现，激光脉冲的光斑直径(激光脉冲撞击在靶子上的区域的最小直径)通常不应小于30微米。当光斑直径的下限等于涂镀材料的掺杂物粒度的上限时，可以肯定的是不会有激光脉冲仅消融来自靶子的掺杂物。

掺杂有纳米金刚石的氮化碳

图2示意性地例示了通过激光消融制作涂层，其涉及包含重量百分比较小的纳米金刚石202的氮化碳靶子201。这样的靶子例如可通过压制粉碎的石墨氮化碳和纳米金刚石而制造。在撰写本文时，粉碎的石墨氮化碳以及纳米金刚石例如可从Finland的Vantaa市的Carbodeon Ltd Oy购得。脉冲激光束203定向在靶子201的表面上，使得靶材料离开，产生所谓的等离子体羽状物204。某些离开的靶材料撞击附近的基板205，在其上形成涂层206。为了涂镀具有较大尺寸的基板件，激光束203沿着靶子201的表面扫描。也可在涂镀工艺中移动靶子和/或基板以便涂镀较大的基板面积。

靶子中的纳米金刚石的含量以重量百分比计可有利地为1-50％，更有利地为1-20％，并且最有利地为1-10％。例如，可为2％或5％。然而，涂层可用含有纳米金刚石和纳米石墨(纳米尺寸的石墨粒子)的混合物的氮化碳靶子制得。如图2示意性所示，与单一纳米金刚石的尺寸相比，消融激光束的光斑，即：消融激光指向的靶子表面上的区域，具有非常大的直径。光斑的该直径可为几十微米，而单一纳米金刚石的直径仅为几纳米。如果氮化碳和纳米金刚石已在制造靶子期间被均匀地混合，则靶子可看作具有用于激光消融的均匀质量：至于消融的材料的成分，其与每个给定的时刻处消融激光脉冲指向靶子表面上的具体位置无关。

已知类型的激光消融是冷消融，其特征在于单一激光脉冲的持续时间短于靶材料中表示热能传递的时间常数。换言之，光斑区域内的激光脉冲给靶材料传递能量的时间很短，使得所传递的能量没有时间通过热互作用进入靶材料的较深处。实际上，光斑区域中，从光斑的表面向下至所谓消融深度的所有靶材料都将作为等离子体离开，留下具有光斑尺寸的凹陷，其深度等于消融深度，并且具有非常均匀的基底。在冷消融中，激光脉冲的长度以皮秒(picosecond)、飞秒(femtosecond)或阿秒(attosecond)测量。纳秒激光不能用于冷消融，因为纳秒上测得的脉冲长度具有这样的大小，即：使得脉冲能量的主要部分作为热能被吸收到靶材料中。

已知冷消融可用于产生高质量的等离子体，当测得的等离子体质量不存在小滴或粒子时：能量从激光脉冲能量到消融的靶材料的能量的转换是突然的且受限于小量的靶材料，以至于它将消融的材料分解成原子等离子体。因此，令人意想不到的是，在冷消融中存在这样的工艺参数(尤其是定向到靶子表面上的激光束的功率密度)区域：其中用作氮化碳中的掺杂物的纳米金刚石将不会分解，至少不会全部分解，而是存在于所产生的涂层中，这已通过光学测量得到证实。

在制造掺杂有纳米金刚石的氮化碳靶子时，也可在靶子的质量均匀度上产生有意图的变化。例如，纳米金刚石在氮化碳中的分布可根据深度制作，即：靶子中的纳米金刚石含量可随着距靶子表面的不同深度而不同。已知，在激光消融中，涂镀材料中很好地保持着化学定量关系，即：涂层中不同构成成分的相对比例非常类似于靶子中的相对比例。从而，如果靶子一次被消融一层且掺杂物(这里：纳米金刚石)的相对量在层之间改变，则纳米金刚石含量的相应的相对变化也可出现在涂层中。

与纯氮化碳相比，掺杂有纳米金刚石的氮化碳具有较低的消融阈值。换言之，光斑区域中用于靶材料离开所需的激光脉冲的能量密度较低。在一次实验中，将9.8瓦特的激光功率用于纯氮化碳靶子的消融，而在不改变任何其它的工艺参数的情况下，对于掺杂了纳米金刚石的氮化碳靶子，用0.8瓦特的激光功率实现相同的消融，并且对于掺杂有纳米金刚石和纳米石墨的氮化碳靶子，用0.35瓦特的激光功率实现相同的消融。

在涂层制作中，由掺杂了纳米金刚石的氮化碳的低消融阈值产生的一个有利特性是良好的产率：由于相对低的激光功率，能在很短的时间内产生很大量的涂层。受益于该低消融阈值的一种方法是增加激光光斑直径，因为尽管光斑较大，撞击靶子的激光功率足以均匀消融光斑的全部区域。由于光斑直径较大，自然能够在较短的时间内产生更多的涂层。得益于该低消融阈值，也更容易产生良好质量的涂层(均匀、无孔且无粒子)，因为所需的激光功率很低，则例如激光的对准或扫描上的小误差不容易导致均匀质量上的很大变化。

根据本发明的由掺杂了纳米金刚石的氮化碳制作的涂层是非常硬的。已在铅笔硬度试验中测得了甚至超过10H的硬度。图2所示的局部放大图对此提供了一个说明。已包含在涂层206中的纳米金刚石用附图标记207表示，以将其与靶材料中的纳米金刚石202区别。碳原子之间的Sp3-型键是纳米金刚石207的晶体结构的象征。随着通过激光束从靶子剥离的等离子体开始冷却，纳米金刚石(或等离子体中的sp3-晶区，其源自靶材料中的纳米金刚石；来自靶材料的纳米金刚石不必以其原始的完整无缺的形式呈现在等离子体中)作为成核中心。在涂层206中，氮化碳的区域将形成在成核中心周围，总体上，sp3-型键在成核中心中比在氮化碳中更加普遍。在图2的局部放大图中，该区域表示为208。

图3示意性地示出了通过激光消融氮化碳靶子201来制作另一个涂层，在此情况下，氮化碳靶子201也示出为包含纳米金刚石202作为掺杂物。更通常地，所采用的靶子201至少包含氮化硅并且可包含一个或多个掺杂物。在此情况下，冷消融激光303的功率密度很高，使得羽状物的主要部分自然起反应。换言之，等离子体的大量构成成分具有很大的能量，以至于它们能按照势能寻求最有利(和最稳定)的状态。

严格地讲，在图3的设置中，基板205上形成的涂层306不必由与靶子201相同的材料(一个或多个)组成，而是，发生在反应等离子体中的现象甚至可产生尚完全未知的分子结构。这似乎是通过用涂层实现的、对可见光的几乎完美的透过来暗示的，该涂层由掺杂有硼化合物的氮化碳靶子制作，下面更详细地对其进行讨论。

图3所示的实施例的特征也在于具有冷消融的有利特性，例如，在光斑区域内，从靶子表面向下至消融深度，所有靶材料都离开且转换成等离子体。因此，我们可确定地假设，涂层306中不同元素的质量分数与靶子201中的相同，除非在消融室中加入了气态介质且该气态介质参与了发生在反应等离子体中的现象。然而，相对难以深入至原子及其键的程度来检查涂层306的结构，因此该方法中产生的涂层通常根据所用的技术而限定(所谓的由方法限定的产品(product-by-process))。

总而言之，可以说用作掺杂物的纳米金刚石不仅可生成成核中心而且可生成涂层中的原子碳。于是，与C₃N₄结构相比，该结构将具有一定的剩余碳。可在等离子体中发生化学过程，因此，例如，某些C3N3环结构可变为C4N2或C5N结构。另外，连接各环结构的某些氮桥可由碳取代。

366纳米波长处的紫外线辐射将从纯的sp2-结构的氮化碳涂层诱导出390-450纳米范围的光致发光辐射(例如，参见Jianjun Wang,Dale R.Miller,Edward G.Gillan：“Photoluminescent carbon nitride films grown by vaportransport of carbon nitride powders”,CHEM.COMMUN.,2002,2258–2259)。然而，钢表面上通过掺杂了纳米金刚石的氮化碳靶子的冷消融产生的涂层将产生具有清晰的深红色成分(redder component)的光致发光辐射，以使得该光致发光可看作白色。红色成分是纳米金刚石保留在涂层中的结果和/或由等离子体的高能性质引发的新颖的键合结构产生了红色荧光这一事实的结果。

至少在采用爆轰纳米金刚石作为氮化碳中掺杂物时观察到光致发光中深红色成分的存在。爆轰发生在填装有三硝基甲苯(TNT)和环三亚甲基三硝胺(RDX)混合物的室中。由于炸药包含氮，纳米金刚石也将包含氮，因此它们作为氮化碳中掺杂物的应用将增加总体氮含量。掺杂的氮化碳涂层中的相对高的氮含量提高了涂层的透明度，即：其在可见光波长上的透明度。

掺杂纳米金刚石的氮化碳涂层的光致发光的特别有利的特性是其良好的稳定性。已经发现由氮化碳制造的涂层的光致发光至少在几年内保持不变，且没有迹象显示掺杂有纳米金刚石的氮化碳涂层应具有低稳定的光致发光性。

掺杂有硼化合物(一个或多个)的氮化碳

由纯氮化碳冷消融的涂层的透射比典型地为在可见光波长上的90-92％，并且该涂层是清晰的或微弱发黄的。然而，令人惊讶的是，已发现将氮化硼或碳化硼加入氮化碳靶子中可产生在可见光波长上非常透明的涂层，且涂层厚度甚至高达一个微米，尽管例如氮化硼是白色的且在其所有状态下对于可见光不透明。透射比上的这样的增加暗示着：完全新型的富氮CBN合成材料通过等离子体中的分子再结合而产生。

令人惊讶地，可制造CBN合成膜，使其坚硬和耐磨，而且同时还有弹性。

掺杂有硼化合物(一个或多个)的氮化碳涂层是有用的，这还因为它们的扩散阻挡性。通常，用作扩散屏障的涂层应具有致密的结构以阻挡气体和液体二者通过，防止这些气体和液体进入而与被保护的物体接触。实际上，这意味着不允许涂层包含任何小孔或晶体结构界面。因此，最佳的扩散屏障应具有非晶结构。此外，例如，涉及电子的用于工业扩散屏障涂层的典型要求包括高透明度、可调节的折射系数、绝缘性、化学惰性和良好的耐热性。另外，如果这样的涂层应用于聚合物基板，则该涂层应是弹性的，使得它们在外部压力下不会脱落。

富氮的碳-硼-氮材料(或者富氮的CBN材料)在涂层中的应用在现有技术中是未知的。典型地，化学制造方法的缺乏已经妨碍了由富氮形式的材料制作涂层。图4例示了现有技术的示例，示出了材料BC_0.24N_0.24的透射比结果，其引自Douglas B Chrisey,Ruqiang Bao,Zijie Yan的“Transitions of BoronCarbide to B-C-N Thin Film”(Mater.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol1204,2010)。曲线401表示由上述B-C-N材料制造的390纳米厚的涂层的透射比，并且曲线402表示293纳米厚的碳化硼膜的透射比。

另一个现有技术出版物是Q.Yang,C.B.Wang,S.Zhang,D.M.Zhang,Q.Shen,L.M.Zhang的“Effect of nitrogen pressure on structure and opticalproperties of pulsed laser deposited BCN thin films”(Surface&CoatingsTechnology204(2010)1863–1867)，其描述了在通过消融制作硼基涂层时应用纳秒激光。根据该出版物，用脉冲激光沉积(PLD)技术可实现的最大氮含量限于26％，并且所产生的涂层在可见光范围内的透射比限于约80％。另外，该出版物教导了：当氮环境用在PLD中时，靶子中的一部分硼最终不会在所制作的涂层中。换言之，根据该出版物，该方法不是化学定量的。图5、6和7示出了所测得的根据本发明实施例的不同涂层的三个示例情况中掺杂有氮化硼的氮化碳涂层的透射比。该涂层制作在硼硅酸盐玻璃上，并且后者的透射比作用已经从图5、6和7所示的测量结果中去除。各涂层的特性示出在下表中。

图	n(632.8nm)	厚度nm	硬度	扫描速度mm/s	压力mbar
						5	1.73	380	8H	40	4.8·10-6
6	1.70	450	N/A	35	9.0·10-6
						7	1.73	1200	8H	30	9.0·10-6

表格中的第二列表示该涂层在632.8nm的波长上的折射系数，第三列表示涂层的厚度，第四列表示涂层以铅笔硬度计量的硬度，第五列表示激光束光斑在靶子表面上的扫描速度，并且第六列表示制作涂层的室中的压力。在靶子中，氮化碳与氮化硼的原子分数比是9:1，并且在消融期间该靶子保持在室温下(即：在消融中不特别加热该靶子)。在每种情况下，消融持续15分钟，所以涂层厚度上的差别是由于扫描速度和压力上的变化。

图8示出了涂有635-640纳米厚的涂层802的硅基板801的一部分的FIB-SEM(聚焦离子束–扫描电子显微镜)图像。该涂层是从主要由氮化碳组成的靶子通过冷消融制作的。涂层802之上的黑带是由于银镀引起的，这是所采用的成像方法所需要的。该图示出了涂层802整个是非晶的(即：根本见不到晶粒边界)。另外，涂层802是非常均匀的，并且没有检测到任何小孔，即使是在图8所示的几微米宽的区域之外。

以这样的方法制作的CBN合成涂层可用作具有良好机械特性(耐磨、硬度)和低介电常数的透明光学涂层。它们也用作扩散屏障，阻挡气体和液体二者，因此它们可用于例如保护工业用或家用电子产品。受益于CBN涂层的扩散阻挡能力的某些特别有利的应用包括：有机发光二极管(OLEDs)，薄膜基太阳能电池方案，用于电视机、计算机和移动电话的工业用和家用显示器方案，以及测量仪表。它们也可用作硬盘的保护涂层。由于所制作的CBN涂层也是弹性的，它们也可有利地用作聚合物基产品的功能涂层。

与纳米金刚石掺杂类似，氮化硼掺杂也降低了氮化碳的消融阈值。这是非常令人惊讶的，因为纯氮化硼的消融阈值高于纯氮化碳的消融阈值。实验显示，当涂层是由纯氮化碳通过冷消融制作且激光功率为25-30瓦特、扫描速度为100mm/s时，生成等离子体所需的对应的激光功率可通过如下增加氮化硼掺杂而降低：

–重量百分比为2％的氮化硼：激光功率32W

–重量百分比为5％的氮化硼：激光功率<10W

–重量百分比为10％的氮化硼：激光功率6W

–重量百分比为25％的氮化硼：激光功率6.5W。

如其名字所暗示的，氮化硼包含硼和氮。图9示出了三元图，例示了在某些材料中碳、氮和硼的原子分数。白色正方形表示氮化硼BN、碳化硼B₄C、称为超硬材料的BC₂N(或BCCN)和纯氮化碳C₃N₄。白色圆形表示Yang etal等的上述科学出版物“Effect of nitrogen pressure on structure and opticalproperties of pulsed laser deposited BCN thin films”中讨论的材料。交叉阴影线的正方形表示混合物，其中氮化碳与氮化硼的比率为9:1。椭圆形901表示三元图中存在所讨论的涂镀材料的区域，该材料是氮化碳和氮化硼的不同混合物。

掺杂了硼、氮的氮化碳涂层所测得的硬度是8H，这已经非常高了，因此这种涂层尤其可有利地用在必须经受粗糙处理而不产生划痕的光学部件中。这样的光学部件的一个示例是便携式通讯装置、游戏装置或计算机的显示器上的透明窗口或透镜。如果，除了硼化合物之外，某些其它掺杂物，例如金属、碱性金属、稀土金属和/或碱土金属，被加到靶子的氮化碳材料中，则可在由靶子制作的涂层的透射光谱中引入波长选择性。

通过改变工艺参数，可制作甚至更硬的涂层。根据本发明实施例的厚度在30纳米和1200纳米之间的CBN涂层的硬度测得为超过(以铅笔硬度计量)9H。在另一试验批次中，在硅、玻璃和AISI420钢上制作100-500纳米厚的CBN涂层，并且采用所谓的销-盘(Pin On Disk，POD)试验对它们的耐磨性进行了测试。采用氧化铝的试验头，且该试验由一百万个周期组成。根据该试验，与没有涂镀的硅基板相比，根据本发明实施例的CBN涂层少经受了30至50次磨损(取决于样品)。

测量了典型CBN涂层针对于氧化铝的摩擦系数。测量时的相对空气湿度为30％。测得的摩擦系数为0.2。

当在被加热到明显高于室温的温度的基板上制作掺杂了硼化合物的氮化碳涂层时，如此产生的涂层将特别坚硬，尽管基板的加热倾向于降低基板上生成的掺杂了硼化合物的氮化碳涂层在可见光波长上的透射比或透明度。

根据本发明的掺杂了氮化硼的氮化碳涂层的有利特性是其相对高的光学折射系数。图10示出了测得的折射系数的曲线图。在此情况下，在基板上通过冷消融制作涂层，采用的靶子包含25％重量的氮化硼和75％重量的氮化碳。该图示出了折射系数在全部可见光波长范围上超过2。在通常用作基准的632.8纳米的波长上测得的折射系数为2.0702。在涂层的光学特性很重要的很多应用中，希望折射系数在可见光波长上至少为1.7，以使得该结构的不同部分的折射系数之差尽可能小或者在正确的秩序上(较高和较低的折射系数以正确的秩序接连出现)。根据本发明的掺杂氮化硼的氮化碳涂层的折射系数可通过改变氮化硼掺杂的比例和/或工艺参数而调整。

可用作氮化碳中掺杂物的另一个硼化合物是碳化硼。它是含碳化合物，特征在于包含很多sp3-型键，因此它可用于产生类似的UV-诱导红端荧光以作为纳米金刚石掺杂。因为与氮化硼不同，碳化硼不包含氮，所以难以同样地采用碳化硼来实现由氮的存在导致的掺杂涂层的那些有利特性。然而，能以这样的方式实现富氮的碳化硼掺杂，即：例如，靶子包含氮化碳和碳化硼，并且在涂层工艺的持续期间将气态氮注入没有空气的涂镀室中。

示范性涂层是采用脉冲激光沉积、由包含掺杂有碳化硼的氮化碳的靶子制作的。沉积的涂层的厚度在150和1642nm之间变化，并且它们全部显示出超过数值10的铅笔硬度。各涂层的折射系数在1.58和1.86之间变化。所有的这些示范性涂层都是微暗的颜色。

根据本发明实施例的CBN合成涂层将基于非晶涂层的sp2/sp3比而产生不同的光致发光辐射。所产生的光的强度以令人惊讶的方式极大程度地依赖于涂层的表面粗糙度。涂层结构越粗糙，所产生的光的强度越大。

靶材料中氮化碳和硼化合物的重量比例如可分别为98％和2％；或95％和5％；或80％和20％；或50％和50％；或25％和75％。通常，可以说掺杂物是氮化硼和/或碳化硼，其在涂镀材料中的原子分数为10-90％，因此氮化碳在涂镀材料中的原子分数为10-90％。

在本发明的优选实施例中，在靶子中采用一种或多种硼化合物作为掺杂物以及通过冷消融制作涂层导致如此制作的涂层包含所谓BC2N相形式的硼、碳和氮，其可呈现为非晶、微晶(在其它非晶相中的晶体纳米和/或微粒子)或晶体状态。术语BC2N相用于超相，其存在通过计算预知(例如，参见Chunqiang Zhuang,Jijun Zhao,Xin Jiang：poster presentation“Searchingsuperhard cubic phases in B-CN system by first-principle calculations”,Instituteof Materials Engineering,Chair of Surface and Materials Technology,Universityof Siegen,http：//www.mb.uni-siegen.de/e/lot/,published at the Diamond2011conference in Garmisch-Partenkirchen4-8Sep2011)。

掺杂有硼化合物的氮化碳靶子可用与掺杂有纳米金刚石的氮化碳靶子相同的方法制造，即：压制包含以适当百分比极好地混合的粉碎的氮化碳和粉碎的硼化合物的混合物。由于可采用不同量的氮化硼和/或碳化硼掺杂氮化碳靶子，本发明使得全新的、先前未知的CBN合成物和它们的优点能够用在各种应用中。

掺杂有氢的氮化碳

化学气相沉积(CVD)法可用于制作类金刚石碳(DLC)涂层。如果仅(石墨)碳用作用于涂层的原材料，则涂层将很硬，但是其摩擦性能典型地是适中的，并且表面不是非常均匀。如果采用CVD，可将重量百分比为8-12％的氢加入DLC涂层，由此该表面将更加均匀且摩擦性能将更好。

石墨氮化碳具有平面的晶体结构，因为碳原子与氮原子形成一定数量的双键，使得该结构变为sp2型的且有几个原子间键的方向离开平面向外。将氢加入到石墨氮化碳中导致某些双键松弛成单键，因为某些碳原子变为与一个氢原子键合。由于某些双键变得饱和，该结构变得更加完整且紧凑。单键不以与双键相同的方式限制键合方向，使得更多的平面间键合可开始呈现在晶体结构中，并且该结构开始逐步变为sp3-型结构。因此，具有氢的掺杂的效果在于，严格地讲，我们不能再将该材料称为石墨氮化碳。

为了将其在某种程度上简化，我们可说：在氮化碳的结晶阶段添加氢有助于形成稳定的三维晶体结构。如果结晶阶段意味着由氮化碳靶子冷消融的等离子体的粘着以及在基板的表面上制作涂层，则晶体结构的三维性质有助于制作极其均匀的涂层。将氢添加至氮化碳导致UV诱导的荧光，其比从纯氮化碳涂层所获得的更红。另外，促成三维晶体结构的氢的松弛效果可增加涂层在可见光波长范围上的透射比。此外，促成三维晶体结构的氢的松弛效果改善了涂层的扩散阻挡特性，因为包含高比例三维晶体结构的涂层从扩散的观点看比平面二维结构的涂层更加紧密。

根据本发明的实施例，涂层是这样制作的：涂层的基本材料为氮化碳，在涂层工艺中对其加入1-12重量百分比的氢。制作掺杂氢的氮化碳涂层的一个方法是冷消融，其中，由氮化碳制造靶子，从涂层室抽出空气，然后将气态氢注入涂层室中。涂层室中氢的局部压力及其与激光功率、脉冲长度、脉冲频率、光斑直径、扫描速度和其它工艺参数的关系可用于控制涂层中含有多少氢。

掺杂有其它材料的氮化碳

掺杂有碱性金属、稀土金属和/或碱土金属的氮化碳将导致具有该掺杂物的典型的荧光和/或色谱特性的涂层。这样的掺杂物例如可为铈、铕、钐、钕、镨、铒、镱、钬或铽。如果采用碱性金属、稀土金属或碱土金属，则典型地，其在靶材料中的重量百分比为1-30％，甚或在1％之下。

石墨碳、非晶碳和热解碳几乎不可避免地作为掺杂物存在于所有由氮化碳靶子通过激光消融产生的涂层中，因为消融诱导的等离子体中的某些碳原子由于它们的凝固而产生这些不同的同素异形形式的碳。通过选择适当的靶材料和适当的工艺参数，可实现的结果是涂层包含石墨、非晶或热解碳与纳米金刚石的混合物作为掺杂物。

由掺杂氮化碳制造的某些涂层可为亲水的，其亲水程度使得其从大气吸收太多的水时会离开基板。涂层的亲水性可通过采用含氟聚合物作为掺杂物而降低(即：其疏水性增强)，一种非常有利的这样的掺杂物是聚四氟乙烯。含氟聚合物或聚合物用作掺杂物也可改善涂层的斥垢特性，降低其摩擦，并且增加其耐磨性。已经发现，以少量加入氮化碳涂层中的含氟聚合物不像含氟聚合物那样对热敏感。根据本发明，氮化碳材料的良好导热性在掺杂有含氟聚合物的氮化碳涂层的热阻上具有正面作用。

通过在涂镀材料中采用含氟聚合物而实现的多功能性是很高的，总体而言，在根据本发明实施例的涂镀材料中，含氟聚合物掺杂物的原子分数是涂镀材料的1-99％，由此氮化碳的原子分数为涂镀材料的1-99％。

将采用掺杂有按重量计为5％的PTFE(聚四氟乙烯)的氮化碳作为涂镀材料的示范性涂层沉积在硅和玻璃基板上。沉积的涂层的厚度在150和490nm之间变化。从沉积在玻璃上的涂层测量了光学透射比，并且发现该光学透射比在可见光波长上为约90％。从沉积在硅上的样品和沉积在玻璃上的样品二者测得涂层的铅笔硬度，并且发现该硬度在所有情况下均超过数值9。所测得的对水接触角超过160度。该沉积膜显示出良好的粘度。

将采用由重量百分比为20:80的氮化碳和PTFE组成的靶子的另一个示范性涂层沉积在硅和玻璃基板上。沉积的涂层的厚度在100和1860nm之间变化。所测得的对水接触角超过160度。该沉积膜显示出良好的粘度。

本说明书中讨论的所有的氮化碳掺杂物和掺杂方法可相互结合。例如，尽管图5中的三元图描述了涂层中仅三个具体元素的相互比例，但这并不意味着除了这三个元素外涂层中没有其它材料。例如，在通过采用含氟聚合物作为另一个掺杂物来为涂层实现足够疏水性的同时，可通过用氮化硼掺杂氮化碳来制作具有非常好的可见光透射性的涂层；此外，通过采用稀土金属作为掺杂物来控制涂层的色谱和/或荧光性，稀土金属例如为铈、铕、钐、钕、镨、铒、镱、钬或铽。不同的掺杂物可均匀地用在全部涂层或者层中，和/或，可在涂层中形成具有不同掺杂物含量的区域。

LED部件和LED部件包装

图11示意性地示出了LED部件，其包含其中具有p-n结的半导体芯片1101、引线1102和功能为屏蔽电气部分并且引导由适当类型的电流在p-n结中感应出的电磁辐射的模制塑料壳1103。该电磁辐射的产生称为电致发光。塑料壳1103也可称为LED部件的包装，尽管在此情况下它是LED部件自身的固定且不可分割的部分。

图12示意性地示出了LED部件，其中多个半导体芯片1201连接至公共基板1202。引线1203提供半导体芯片1201之间以及从半导体芯片1201到基板1202的底部表面上的连接焊盘1204的必要的导电连接。由塑料或橡胶(例如，硅橡胶)制造的LED部件包装1205可连接到由基板1202、半导体芯片1201、引线1203和连接焊盘1204组成的实体上，从而在整个LED部件上，LED部件包装1205覆盖半导体芯片1201、屏蔽LED部件的电气部分并且引导由适当类型的电流在半导体芯片1201的p-n结中产生的电磁辐射。

单个LED部件也可具有两个或更多个LED部件包装(例如，层叠或者交叠)，或者，完整的组件中的单个LED部件包装可覆盖两个或更多个LED部件。图11和12所示的LED部件的形状和结构及其包装仅为众多不同选择方案的示例，而不排除本发明于其它类型的LED部件或其它类型的LED部件包装的应用。

给定的p-n结仅在一定的波长上发射电磁辐射，该波长由半导体材料的能隙宽度决定。LED部件也可用于产生不同颜色的光，但是这需要同时采用多个半导体芯片，这些芯片具有不同宽度的能隙或者具有围绕半导体芯片的荧光转换材料。

图11示意性地示出了在塑料壳1103的外表面上的涂层1104，其中该外表面是面向LED部件产生的光的主视方向的表面。选择半导体芯片1101的材料(一个或多个)以使得电致发光产生紫外或近紫外辐射(即：辐射的波长至少短于大部分可见光)。涂层1104包含由半导体芯片1101产生的辐射激发的一个或多个荧光材料，并且随着激发态的衰退而发射在所希望波长(一个或多个)上的可见光。

类似地，图12示意性地示出了涂层1206，其在此情况下设置在LED部件包装1205的内表面上。该概念与图11的相同，即：半导体芯片1201通过电致发光产生的短波电磁辐射在涂层1206中通过荧光转换成所希望波长(一个或多个)的可见光。除了或者取代图11和12所示的涂层方案，也可在制造LED部件包装的材料中混合荧光物质。

荧光LED部件同样是已知的，但是现有技术的方案通常被迫采用可能难以获得或处理的荧光物质，其涉及风险或者可能是不利的。典型地，在现有技术的LED部件中，需要稀土金属来实现荧光的所希望的颜色。这样的稀土金属必须经过挖掘，并且在撰写本文时，其90％产自中国。由于稀土金属供应上的限制，LED部件在世界范围内的具成本效益以及生态可持续性的利用需要基于广泛可利用性的新的荧光方案，优选为无害元件。

根据本发明的实施例，包含掺杂的氮化碳的涂层被用在LED部件和/或LED部件包装中。例如，掺杂有纳米金刚石和/或碳化硼的氮化碳在紫外辐射下以很宽的可见光波长范围发射荧光辐射，该范围宽到可将该荧光辐射称为白光。在没有这样的刺激物的情况下，掺杂有纳米金刚石的氮化碳可能对例如人类的眼睛呈现暗灰色，这意味着这样的涂层可用于产生有趣的和令人激动的对比度，取决于涂镀的LED部件的导通或截止。

光学部件

图13示意性地示出了由光学部件1302保护的显示元件1301。在此情况下，光学部件1302仅为保护件，其功能是允许从主观看方向观看显示器1301上显示的图像、文字等，主观看方向在图13的情况下是向上的。另外，保护件1302，如其名字所暗示的，保护显示器1301以使其不被触摸或免受其它外部碰撞。这样的保护件典型地由透明塑料或玻璃制造，并且用在所有种类的电子装置中，例如便携式通讯装置、电视机、计算机显示器、家用电器、车辆和玩具等。其它广泛使用的光学部件包括各种透镜(例如眼镜透镜)、面镜和棱镜。

便宜的透明塑料，例如聚碳酸酯，通常相对柔软且容易产生划痕，并且也可具有其它在光学部件中不利的特性。同样，已知在光学部件中使用各种涂层以便例如改善表面的耐磨性、减少不希望的反射或者使其容易清洁。

图13示意性地示出了光学部件的由掺杂的氮化碳制造的涂层1303。通过选择正确的掺杂物或正确的多个掺杂物可实现几个非常有利的特性。例如，掺杂有氮化硼的氮化碳涂层是在可见光波长上高度透明的，并且显著地硬于广泛用于光学部件的很多原材料，从而使得它可用于显著改善光学部件的表面耐磨性。含氟聚合物的掺杂可用于在涂层中引入疏水性以便降低油脂在表面上的粘度，因此减少可见指纹的出现(抗指纹特性)。波长选择性和/或所希望类型的荧光可通过采用一个或多个稀土金属、碱性金属或碱土金属作为掺杂物而引入涂层中。

包装

在上文中从光学部件的角度对图13进行了详细描述，但是上面讨论的很多概念可直接概括为应用于装置包装的不将透明性或其它光学特性作为主要要求的部分。根据本发明的实施例，制作的涂层可用于便携式或其它种类装置的不希望出现可见指纹的包装部分，或者更通常地，该包装部分应为排斥污物和/或易于清洁的。

机床

在机加工中，良好的切割能力和耐磨损性是重要的，并且是机床中非常受欢迎的特性。这些特性可通过用对工具或刀片具有良好的粘附性、具有适当的硬度以及有利的摩擦特性的涂层来涂镀工具或者至少其切割刀刃或刀片的最关键的区域而得到改善。

图14示意性地示出了机床的切割刀刃的截面图，该机床在此情况下为车床。切割刀刃材料1401至少在与待加工材料相接触的部分上涂有掺杂的氮化碳涂层1402。该涂层可为在加热基板(切割刀刃材料)上制作的掺杂氮化硼的氮化碳涂层，在此情况下该涂层可具有按铅笔硬度计量达10H的硬度。除了或者取代氮化硼作为氮化碳中的掺杂物，纳米金刚石、碳的其它同素异形体形式、碳化硼、氢、氮或含氟聚合物可用作氮化碳中的掺杂物(一个或多个)。

构成材料的示例

用于证明本发明实施例的工业实用性的实验中所用的成分构成如下：

氮化碳粉末，可从Finland的Carbodeon Ltd Oy,购得，

-化学纯度≥99.7wt.％，

-主要粒度<30微米，结块的，

-在惰性气氛中的化学稳定性达650℃，

-含湿量≤4wt.％。

氮化硼粉末，可从USA的Goodfellow Corporation购得，

-化学纯度>99.5wt.％，

-最大主要粒度10微米，结块的，

-湿敏的。

碳化硼粉末，可从Germany的H.C.Starck GmbH购得，

-B:C比率3.7-3.8，

-主要粒度分布：d50＝0.6-1.2微米，结块的，

-比表面积：15-20m²/kg。

纳米金刚石粉末，等级uDiamond Molto Nuevo，可从Finland的Carbodeon Ltd Oy,购得，

-固态下纳米金刚石含量>97％，

-主要粒度4-6nm，粉末结块尺寸范围至几十微米，

-含湿量在2wt.％左右

-容积密度在0.5g/cm³左右，

-比表面积>300m²/g。

纳米金刚石粉末，等级uDiamond Blend Nuevo，可从Finland的Carbodeon Ltd Oy购得，

-固态下的纳米金刚石含量>50wt.％，其余部分基本上为非晶的和石墨碳，

-主要粒度4-6nm，粉末结块尺寸范围至几十微米，

-含湿量在1wt.％左右，

-容积密度在0.5g/cm³左右，

-比表面积>300m²/g。

固体含氟聚合物(聚四氟乙烯，PTFE)粉末，可从众多提供商购得，

-主要粒度6-9微米，结块的，

-含湿量在0.01wt.％左右。

工艺步骤的示例

典型的初始材料以其结块形式而不是其主要粒度存在。另外，它们展现出不同的吸湿能力。每种材料中的结块强度很高，并且它们彼此的亲合力可能很差，使得难以打碎结成的块且在合成涂镀材料中获得均匀的分布。作为混合物的预处理步骤，有利地，使用1cm的氧化铝或氧化锆珠子执行一定时间的球磨，例如15-30分钟。

再者，不同成分的材料展现出对湿气的不同亲合力。尽可能地将湿气从靶材料排出是有利的。如果在靶子制备中采用烧结，则在工艺中被带入构成材料内的不需要的湿气可能导致严重的破裂，甚或通过爆炸损坏烧结的模子。因此，作为混合物的另一个预处理步骤，其有利地包括干燥步骤，例如，在温度为摄氏150度的干燥炉中干燥几个小时或一个晚上。

烧结包括加热。如果加热进行得太快，则构成材料中微量的湿气(如果有的话)以不受控制的方式蒸发，这可能导致裂化。再者，必须小心选择最大温度，以便不使任何构成材料因过热而分解，但是同时保证实现最终靶(即：涂层)材料所需的密度且保证所需的烧结时间保持合理。

对于掺杂有选自纳米金刚石、氮化硼和/或碳化硼的掺杂物的氮化碳合成物，已发现以下示范性参数值是可行的：

烧结压力：75MPa

加热速度：每分钟50℃

烧结温度：500℃

总烧结时间：15分钟。

含氟聚合物比上述的掺杂物更加热敏，使得500℃量级的烧结温度不可接受。该烧结温度对最终烧结产品的密度具有重要作用，因此已将下列问题视为可考虑的：如果含氟聚合物用作掺杂物，究竟是否可通过烧结产生足够致密的靶(即涂层)材料。然而，已经发现，当掺杂物为PTFE时，以下参数值是可行的：

烧结压力：75MPa

加热速度：每分钟50℃

烧结温度：500℃

总烧结时间：15分钟。

涂镀材料的构造示例

已经制作且测试了以下示范性涂镀材料，其中所披露的量是按重量百分比计的：

氮化碳：氮化硼靶子：

氮化碳：氮化硼；95：5

氮化碳：氮化硼；90：10

氮化碳：氮化硼；75：25

氮化碳：氮化硼；50：50

氮化碳：氮化硼；75：25

氮化碳：氮化硼；95：5

氮化碳：碳化硼靶子：

氮化碳：碳化硼；98：2

氮化碳：碳化硼；95：5

氮化碳：碳化硼；90：10

氮化碳：碳化硼；75：25

氮化碳：碳化硼；50：50

氮化碳：碳化硼；75：25

氮化碳：碳化硼；95：5

氮化碳：Molto Nuevo靶子：

氮化碳：Molto Nuevo；80：20

氮化碳：Molto Nuevo；75：25

氮化碳：Blend Nuevo靶子：

氮化碳：Blend Nuevo；98：2

氮化碳：Blend Nuevo；95：5

氮化碳：Blend Nuevo；80：20

氮化碳：PTFE靶子：

氮化碳：PTFE；95：5

氮化碳：PTFE；90：10

氮化碳：PTFE；70：30

氮化碳：PTFE；50：50

氮化碳：PTFE；30：70

氮化碳：PTFE；90：10

氮化碳：PTFE；95：5

测得的光致发光的示例

图15例示了采用244nm激光作为激发信号测得的粉末形式的未掺杂的氮化碳的光致发光。图16示出了测得的根据本发明实施例的由靶子通过脉冲激光沉积制作的两个涂层的光致发光，该涂层包含氮化碳C₃N₄，掺杂有前面所述的Blend Nuevo级的重量百分比为5％的纳米金刚石。图16中曲线1601和1602中的每一个因所选择的测量技术而呈现为由连续的部分曲线组成。曲线1601和1602之间的差别在于用不同的工艺参数实现的对应涂层的不同形态。给出曲线1601的涂层是在保持336和365摄氏度之间的温度且距靶子8mm的基板上制作出的，而给出曲线1602的涂层是在保持300摄氏度的温度且距靶子15mm的基板上制作出的。

图17例示了测得的根据本发明实施例的由靶子通过脉冲激光沉积制造的多个涂层的光致发光，该涂层包含氮化碳C₃N₄，掺杂有重量百分比在5％和25％之间的氮化硼。图17中的每个曲线因所选择的测量技术而呈现为由连续的部分曲线组成。曲线在垂直轴上移动，从而彼此不相交。每个曲线的零点(测得的零发光CPS)在曲线左端的水平处。曲线1701至1707中每一个的垂直刻度是相同的，而曲线1708是按比例八倍绘制的以使其在图中更加清楚可见。

在图17中给出不同曲线的各涂层之间的差别部分地来自于涂层中不同的氮化硼百分比，并且部分地来自于所使用的不同工艺参数值造成的不同表面形态。曲线1702、1703和1707来自于具有5％wt氮化硼的涂层；曲线1701、1704、1705和1708来自具有10％wt氮化硼的涂层，并且曲线1706来自具有25％氮化硼的涂层。在曲线1702、1703、1706和1707的情况下，基板保持在室温下，并且距靶子10mm。在曲线1701、1704、1705和1708的情况下，该距离为20mm，并且基板分别保持在200、200、100和300摄氏度。

图16和17的光致发光光谱显示：光致发光的主要颜色内容随着涂层组分的变化而改变，并且光致发光的强度可通过选择工艺参数值而调整，这进而影响涂层的表面形态。通常，表面粗糙度越大(即：涂层的比表面积越大)，光致发光的强度越大。上面提到的是重要的结论，因为先前已经习惯于根据其如何光滑来评价涂层的质量。实际上，如果仅适当地选择工艺参数，已知冷消融能制作极其光滑的涂层并且在涂层中具有很少的或者没有粒子和/或小孔。然而，如这里所示，有利的是，通过冷消融制作的涂层不必极其光滑；在某些应用中，相对大的表面粗糙度值是有用的而不是缺点。

Claims (32)

1.一种用于通过激光消融来涂镀基板的涂镀材料，其特征在于：

–该涂镀材料包含石墨氮化碳和掺杂物以便与纯氮化碳相比改变所制作的涂层的特性，

–该涂镀材料的密度为该涂镀材料理论密度的至少70％，且有利地超过80％，以及

–该涂镀材料中该掺杂物的粒度不大于30微米。

2.根据权利要求1所述的涂镀材料，其特征在于该掺杂物包含纳米金刚石。

3.根据权利要求2所述的涂镀材料，其特征在于该涂镀材料中纳米金刚石的重量百分比有利地为1-50％，更有利地为1-20％，并且最有利地为1-10％。

4.根据权利要求1所述的涂镀材料，其特征在于该掺杂物包含氮化硼和/或碳化硼。

5.根据权利要求4所述的涂镀材料，其特征在于用作掺杂物的氮化硼和/或碳化硼的原子分数是该涂镀材料的10-90％，并且氮化碳的原子分数是该涂镀材料的10-90％。

6.根据权利要求1所述的涂镀材料，其特征在于该掺杂物包含含氟聚合物。

7.根据权利要求6所述的涂镀材料，其特征在于用作掺杂物的该含氟聚合物的原子分数是该涂镀材料的1-99％，并且氮化碳的原子分数为该涂镀材料的1-99％。

8.一种由靶子通过激光消融制作的包含氮化碳的涂层，其特征在于该涂层包含掺杂物，用以与纯氮化碳的涂层相比改变该涂层的特性。

9.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含纳米金刚石。

10.根据权利要求9所述的涂层，其特征在于该涂层中纳米金刚石的重量百分比有利地为1-50％，更有利地为1-20％，并且最有利地为1-10％。

11.根据权利要求9所述的涂层，其特征在于源自该靶材料中纳米金刚石的sp3-型晶区在该涂层中形成由氮化碳部分围绕的成核中心，总体上，sp3-型键在该成核中心中比在氮化碳总体中更普遍。

12.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含氮化硼和/或碳化硼。

13.根据权利要求12所述的涂层，其特征在于用作掺杂物的该氮化硼和/或碳化硼的原子分数是该涂层的材料的10-90％，并且氮化碳的原子分数为该涂层的材料的10-90％。

14.根据权利要求12所述的涂层，其特征在于它包含BC2N相形式的硼、碳和氮。

15.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含氢。

16.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含石墨、非晶或热解碳，或者石墨、非晶或热解碳的混合物；以及纳米金刚石。

17.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含含氟聚合物。

18.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于该掺杂物包含稀土金属、碱性金属或碱土金属。

19.一种涂镀物体，其特征在于该物体上涂层的材料包含石墨氮化碳和掺杂物，用于与纯氮化碳的涂层相比改变该涂层的特性。

20.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含纳米金刚石。

21.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含氮化硼和/或碳化硼。

22.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含氢。

23.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含石墨、非晶或热解碳，或者石墨、非晶或热解碳的混合物；以及纳米金刚石。

24.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含含氟聚合物。

25.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于该掺杂物包含稀土金属、碱性金属或碱土金属。

26.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于它是机床。

27.根据权利要求26所述的涂镀物体，其特征在于该机床的涂层包含BC2N相形式的硼、碳和氮。

28.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于它是光学元件。

29.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于它是LED部件。

30.根据权利要求29所述的涂镀物体，其特征在于该LED部件被设置以产生白光。

31.根据权利要求19所述的涂镀物体，其特征在于它是LED部件的荧光包装。

32.根据权利要求31所述的涂镀物体，其特征在于该LED部件的荧光包装具有基本上白光的荧光光谱。