CN113774344A

CN113774344A - 一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法

Info

Publication number: CN113774344A
Application number: CN202111019565.0A
Authority: CN
Inventors: 周兵; 刘竹波; 王永胜; 马永; 吴艳霞; 高洁; 黑鸿君; 于盛旺
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2041-09-01
Also published as: CN113774344B

Abstract

本发明公开了一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，首先将基体材料用金刚石微粉超声预处理后固定在真空镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间距离；将镀膜室抽至本底真空后通入惰性气体或氮气，对基体表面进行离子溅射清洗；然后以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，在基体表面制备铬或硅薄膜缓冲层；最后以高纯钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材，同时通入氩气、甲烷和氮气，在缓冲层表面制备钛硅共掺杂的非晶碳氮复合薄膜。本发明实现了非晶碳氮薄膜中的钛硅含量可调、非晶碳氮相、氮化硅相以及纳米晶石墨相和氮化物相的结构可控，得到的复合薄膜具有高硬度、高模量和低磨损率。

Description

一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，属于薄膜材料技术领域。

背景技术

在机械、光学和电学等领域，非晶碳氮薄膜的应用表现出比相应非晶碳薄膜更加优异的性能，其膜内同样包含sp²和sp³杂化键的非晶结构，具有高硬耐磨、低摩擦系数、自润滑等特性，但生长过程中产生的高内应力和较差的热稳定性，严重影响其推广应用。以金属碳化物和氮化物陶瓷相为代表的金属化合物薄膜具有极高的硬度、热稳定性和化学稳定性，但该类薄膜存在摩擦系数较高、韧性较低等缺陷。因此，在非晶碳氮薄膜中掺入钛、铝、铬、钽、硅等元素，使其形成碳化物、氮化物纳米晶相与非晶相结合的多元多界面复合结构，能够综合非晶碳膜和金属碳/氮化合物薄膜双重特性，提升复合薄膜的力学性能和化学稳定性。

具有非晶包裹纳米晶复合结构的薄膜在减少内部缺陷，提高硬度和韧性的同时，也可改善其热稳定性和化学稳定性，使其具有较好的综合力学性能，能满足在多种工况下的性能需求。其中，钛硅碳氮薄膜是非晶-纳米晶复合的典型代表，主要结构是非晶碳框架下非晶氮化硅包裹的钛碳氮纳米晶。中国发明专利“一种具有超高硬度、低摩擦系数的TiSiCN纳米复合涂层及制备方法”（CN201410341995.8）中，通过多靶磁控溅射仪溅射TiSiC复合靶材制备了低碳含量的TiSiCN复合涂层，虽然涂层具有超高硬度和低摩擦系数，但涂层由于碳含量较低并不具有非晶碳氮结构以及非晶-纳米晶多相复合结构特性，涂层可调控性能受到明显限制。国内外研究人员通过不同制备技术得到了TiSiCN涂层（Surface &Coatings Technology, Vol 378， 2019，124956（1-13）和Vol 347，2018，1~12；TribologyInternational, Vol 109，2017，285-296），研究了碳含量、前驱体含量和成分对涂层结构和性能的影响，实验表明，通过碳含量的优化可以显著提高硬度并在摩擦过程中产生石墨化转变，纳米晶和非晶碳结构在阻碍位错运动、提升硬度耐磨性的同时，能够抑制柱状晶生长，提高耐腐蚀性，然而这些研究中也存在涂层设备要求较高、工艺复杂、气态或液态化合物前驱体不易调控涂层组分、氯离子杂质引入等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，通过高效调控钛硅含量比，实现复合薄膜中非晶碳氮相、氮化硅相以及纳米晶石墨相、氮化物相的结构可控，从而得到高硬度、高模量和低磨损率的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜。

本发明在多激发源制备多元复合薄膜的基础上，一方面，通过金刚石微粉超声清洗基体材料，使其表面获得高表面能和一定的粗糙度，进而在缓冲层薄膜以及后续复合薄膜与基体之间形成高结合强度的界面；另一方面，考虑到钛、硅和碳原子的溅射产额，通过设计优化钛柱、硅柱和石墨盘的尺寸和数目，可以方便有效地调控溅射过程中产生的等离子体组分和含量，进而得到钛硅含量可调以及非晶相-纳米晶相结构可控的复合薄膜，实现高质量钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备，对于提高钛硅碳氮复合薄膜的使用性能和推广有显著意义。

本发明提供了一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，将基体材料用金刚石微粉超声预处理后固定在真空镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间距离；将镀膜室抽至本底真空后通入惰性气体或氮气，对基体表面进行离子溅射清洗；以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，调节脉冲溅射功率、氩气流量和溅射气压，在基体表面制备铬或硅薄膜缓冲层；以高纯钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材，同时通入氩气、甲烷和氮气，调节溅射功率、气体流量和溅射气压，从而在缓冲层表面制备得到钛硅共掺杂的非晶碳氮复合薄膜。

上述钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1) 基体预处理：将基体材料依次放入丙酮和乙醇溶液分别超声清洗10 min后，再放入混合有金刚石微粉的去离子水中超声清洗15分钟，以除去表面的油脂、污染物，并提高基体表面的结合强度；

(2) 将预处理过的基体烘干后用夹具固定在镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间的距离为5~20 cm，以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，以高纯钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材；

(3) 用真空抽气系统将镀膜室抽到本底真空为2×10⁻⁴~5×10⁻⁴ Pa；通过氩气进气口通入惰性气体或氮气到真空室内，气体流量由流量计控制，开启旋转样品台，采用离子源对基体表面进行溅射清洗5~15 min，然后冷却至室温；

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量和溅射气压，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，在旋转的基体上溅射沉积铬薄膜或硅薄膜缓冲层；

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节气体流量和溅射气压，开启射频溅射电源，在缓冲层表面沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜。

上述制备方法中，所述步骤（1）中，金刚石微粉的目数为5000~20000。

上述制备方法中，所述步骤（2）中，钛柱和硅柱的直径相同，钛柱的直径与石墨盘的直径比为1：5~1：12。

上述制备方法中，所述步骤（3）中，离子源清洗方法包括考夫曼离子源、射频离子源、霍尔离子源、阳极层离子源等；离子源溅射过程中，真空室气压为4×10⁻²~1×10⁻¹ Pa，氩离子能量为0.5~1.5 keV。

上述制备方法中，所述步骤（4）中，通入氩气流量为30~80 sccm，溅射气压为0.2~0.8 Pa，脉冲溅射功率为50~120 W，施加直流负偏压为-200 ~-80 V，缓冲层薄膜的厚度为0.5 ~1 µm。

上述制备方法中，所述步骤（5）中，氩气、甲烷和氮气的流量分别为20~80 sccm、10~50 sccm和10~50 sccm，溅射气压为0.2~0.8 Pa，射频溅射功率为150~300 W，施加直流负偏压为-500 ~-200 V；溅射时间为120~240 min。

上述制备方法中，所述步骤(3)~(5)中溅射清洗和沉积薄膜时样品台的转速为2~8r/min。

本发明的有益效果：

(1) 本发明通过金刚石微粉超声清洗基体材料，可获得高结合强度的薄膜-基体界面；

(2) 采用本发明制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜，工艺可操作性强，可以实现钛硅含量可调以及非晶相-纳米晶相结构可控的目的；

(3) 采用本发明制备的钛硅共掺杂非晶碳氮薄膜，结构和性能易于调控，有利于工程化生产，对于提高其使用性能和应用推广有显著意义。

附图说明

图1为混合有金刚石微粉的去离子水超声清洗基体示意图；

图2为钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶结构示意图；

图3为实施例1制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的截面扫描电镜照片；

图4为实施例2制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的截面扫描电镜照片；

图5为实施例3制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的截面扫描电镜照片；

图6为实施例1制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的光电子能谱全谱图；

图7为实施例2制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的光电子能谱全谱图；

图8为实施例3制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的光电子能谱全谱图；

图9为实施例1制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的磨痕光学照片；

图10为图9对应的三维轮廓图；

图11为实施例2制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的磨痕光学照片；

图12为图11对应的三维轮廓图；

图13为实施例3制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的磨痕光学照片；

图14为图13对应的三维轮廓图。

图中：1、基体；2、超声波电源；3、金刚石微粉混合溶液；4、钛柱或硅柱；5、石墨盘。

具体实施方式

本发明基于钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1) 基体预处理：将基体材料1依次放入丙酮和乙醇溶液分别超声2清洗10 min后，再放入混合有金刚石微粉的去离子水中3超声清洗15分钟，以除去表面的油脂、污染物，并提高基体1表面的结合强度。所述步骤（1）中，金刚石微粉的目数为5000~20000。

(2) 将预处理过的基体1烘干后用夹具固定在镀膜室的旋转样品台上，调节基体1与溅射靶之间的距离为5~20 cm，以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，以高纯钛柱、硅柱4和石墨盘5镶嵌组成的复合靶（如图2所示，复合靶是自制而成，需要把钛靶、硅靶磨圆柱、石墨盘打孔）作为射频磁控溅射的阴极靶材。所述步骤（2）中，钛柱和硅柱的直径相同，且与石墨盘的直径比为1：5~1：12。

(3) 用真空抽气系统将镀膜室抽到本底真空为2×10⁻⁴~5×10⁻⁴ Pa；通过氩气进气口通入惰性气体或氮气到真空室内，气体流量由流量计控制，开启旋转样品台，采用离子源对基体1表面进行溅射清洗5~15 min，然后冷却至室温。所述步骤（3）中，离子源清洗方法包括考夫曼离子源、射频离子源、霍尔离子源、阳极层离子源等；离子源溅射过程中，真空室气压为4×10⁻²~1×10⁻¹ Pa，氩离子能量为0.5~1.5 keV，样品台的转速为2~8 r/min。

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量和溅射气压，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，在旋转的基体1上溅射沉积铬薄膜或硅薄膜缓冲层。所述步骤（4）中，通入氩气流量为30~80 sccm，溅射气压为0.2~0.8 Pa，脉冲溅射功率为50~120 W，施加直流负偏压为-200 ~-80 V，缓冲层薄膜的厚度为0.5 ~1 µm，样品台的转速为2~8 r/min。

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节气体流量和溅射气压，开启射频溅射电源，在缓冲层表面沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜。所述步骤（5）中，氩气、甲烷和氮气的流量分别为20~80 sccm、10~50 sccm和10~50 sccm，溅射气压为0.2~0.8Pa，射频溅射功率为150~300 W，施加直流负偏压为-500 ~-200 V；溅射时间为120~240min，样品台的转速为2~8 r/min。

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

(1) 基体预处理：将单晶硅和202不锈钢基体材料依次放入丙酮和乙醇溶液分别超声清洗10 min后，再放入混合有5000目金刚石微粉的去离子水中超声清洗15分钟，以除去表面的油脂、污染物，并提高基体表面的结合强度，如图1所示。

(2) 将预处理过的基体烘干后用夹具固定在镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间的距离为8 cm，以高纯铬靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，以直径为5 mm的4个高纯钛柱、2个硅柱与直径为50.4 mm的石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材，如图2所示。

(3) 用真空抽气系统将镀膜室抽到本底真空为2×10⁻⁴ Pa；通过氩气进气口通入氩气到真空室内，气体流量由流量计控制，使真空室气压保持在8×10⁻² Pa，开启旋转样品台，样品台的转速设为3 r/min，采用考夫曼离子源对基体表面进行溅射清洗10 min，氩离子能量为0.8 keV，然后冷却至室温。

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量为60 sccm，溅射气压为0.6 Pa，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，脉冲溅射功率为80 W，施加直流负偏压为-100 V，在旋转的基体上溅射沉积铬薄膜缓冲层，样品台的转速为3 r/min，缓冲层薄膜的厚度为~0.8 µm。

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节氩气、甲烷和氮气的流量分别为气体流量60 sccm、15 sccm和10 sccm，溅射气压为0.8 Pa，开启射频溅射电源，溅射功率为200 W，直流负偏压为-300 V，在缓冲层表面沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜，溅射时间为180 min，样品台的转速为3 r/min。

实施例2：

(1) 基体预处理：将单晶硅和202不锈钢基体材料依次放入丙酮和乙醇溶液分别超声清洗10 min后，再放入混合有8000目金刚石微粉的去离子水中超声清洗10分钟，以除去表面的油脂、污染物，并提高基体表面的结合强度。

(2) 将预处理过的基体烘干后用夹具固定在镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间的距离为10 cm，以高纯硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，以直径为8 mm的3个高纯钛柱、3个硅柱与直径为50.4 mm的石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材。

(3) 用真空抽气系统将镀膜室抽到本底真空为2×10⁻⁴ Pa；通过氩气进气口通入氩气到真空室内，气体流量由流量计控制，使真空室气压保持在1×10⁻¹Pa，开启旋转样品台，样品台的转速设为2 r/min，采用考夫曼离子源对基体表面进行溅射清洗15 min，氩离子能量为0.6 keV，然后冷却至室温。

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量为80 sccm，溅射气压为0.8 Pa，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，脉冲溅射功率为100 W，施加直流负偏压为-150 V，在旋转的基体上溅射沉积硅薄膜缓冲层，样品台的转速为2 r/min，缓冲层薄膜的厚度为~1 µm。

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节氩气、甲烷和氮气的流量分别为气体流量80 sccm、15 sccm和10 sccm，溅射气压为0.6 Pa，开启射频溅射电源，溅射功率为220 W，直流负偏压为-250 V，在缓冲层表面沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜，溅射时间为240 min，样品台的转速为2 r/min。

实施例3：

(1) 基体预处理：将单晶硅和202不锈钢基体材料依次放入丙酮和乙醇溶液分别超声清洗15 min后，再放入混合有10000目金刚石微粉的去离子水中超声清洗10分钟，以除去表面的油脂、污染物，并提高基体表面的结合强度。

(2) 将预处理过的基体烘干后用夹具固定在镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间的距离为10 cm，以高纯铬靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，以直径为5 mm的2个高纯钛柱、4个硅柱与直径为50.4 mm的石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材。

(3) 用真空抽气系统将镀膜室抽到本底真空为4×10⁻⁴ Pa；通过氩气进气口通入氩气到真空室内，气体流量由流量计控制，使真空室气压保持在6×10⁻²Pa，开启旋转样品台，样品台的转速设为5 r/min，采用考夫曼离子源对基体表面进行溅射清洗15 min，氩离子能量为1 keV，然后冷却至室温。

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量为50 sccm，溅射气压为0.8 Pa，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，脉冲溅射功率为120 W，施加直流负偏压为-100 V，在旋转的基体上溅射沉积铬薄膜缓冲层，样品台的转速为5 r/min，缓冲层薄膜的厚度为~0.8 µm。

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节氩气、甲烷和氮气的流量分别为气体流量50 sccm、10 sccm和5 sccm，溅射气压为0.5 Pa，开启射频溅射电源，溅射功率为280 W，直流负偏压为-300 V，在缓冲层表面沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜，溅射时间为240 min，样品台的转速为5 r/min。

图3~图5分别示出了实施例1、2、3所制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的截面扫描电镜照片。图中表明，基体与缓冲层、缓冲层与复合薄膜之间边界轮廓清晰。沉积的铬薄膜或硅薄膜为柱状晶生长结构，而复合薄膜截面表现为致密的非晶结构。

图6~图8分别为实施例1、2、3所制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的光电子能谱全谱图。从图中可以看出，碳元素在谱图峰强度比中占比最大，同时，硅元素峰强度不断增大，而钛元素峰强度逐渐减小，表明复合薄膜中钛和硅元素含量通过工艺可调。对实施例1、2、3制备的复合薄膜的C 1s、N 1s、Ti 2p和Si 2p光电子能谱进行分峰拟合，相应的化学键组成和含量比结果见表1。

表1

可以看到，随着硅/钛含量比的增加，sp³碳杂化键含量逐渐增加，实施例3制备的钛硅共掺杂非晶碳氮薄膜中含量最多为51.7%，并且Si 2p的拟合峰位不断向高结合能峰位偏移，表明 Si-N键合的比例不断增加，薄膜内逐渐形成更多的Si₃N₄非晶结构，同时TiCN键含量逐渐降低，表中键组成结果说明通过改变钛硅含量可以有效调控复合薄膜中非晶-纳米相组成含量，进而实现其性能调控。

表2列出了实施例1、2、3所制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的力学性能和摩擦磨损测试结果。可以得到，复合薄膜具有相对较高的硬度和弹性模量，薄膜的抗磨损系数、抗塑性变形指数和弹性回复率较稳定，实施例2具有相对较低的摩擦系数和磨损率；并且随着硅/钛含量比增加呈现上升趋势，表明钛硅共掺杂后非晶碳氮复合薄膜具有较好的韧性、耐磨性和结合强度。

表2

图9~图11分别为实施例1、2、3所制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的磨痕光学照片和三维轮廓图。从形貌上看，不同样品的磨痕中均存在沟槽，说明薄膜的主要磨损机理为磨粒磨损。结合结构与组成分析可知，摩擦过程中发生石墨化及非晶硬质相的含量共同决定了薄膜的磨损性能，石墨化转变的自润滑和适量陶瓷相颗粒的强化可明显降低磨损率。实施例2制备的复合薄膜非晶硬质相含量增加，纳米晶尺寸下降产生的高硬度及摩擦处产生的自润滑石墨使磨痕宽度减小，深度也较浅，具有较低的磨损率，而实施例3制备的复合薄膜中过量的非晶硬质颗粒聚集在磨痕中，加速了石墨的剪切转移过程，反而使其磨损率增加，这与摩擦磨损测试结果一致。

因此，本发明通过设计基体表面性质和调节钛硅含量比，能够对制备的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的相组成和化学键的含量和结构进行调控，进而影响其力学和摩擦磨损性能，实现基体材料表面改性处理。

Claims

1.一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：首先将基体材料用金刚石微粉超声预处理后固定在真空镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间距离；将镀膜室抽至本底真空后通入惰性气体或氮气，对基体表面进行离子溅射清洗；然后以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，调节脉冲溅射功率、氩气流量和溅射气压，在基体表面制备铬或硅薄膜缓冲层；最后以高纯钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材，同时通入氩气、甲烷和氮气，调节溅射功率、气体流量和溅射气压，从而在缓冲层表面制备得到钛硅共掺杂的非晶碳氮复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(4) 关闭离子源溅射清洗，调节氩气流量和溅射气压，开启脉冲直流电源和直流负偏压电源，在旋转的基体上通过脉冲直流磁控溅射沉积铬薄膜或硅薄膜缓冲层；

(5) 关闭脉冲直流电源，打开甲烷和氮气进气口，调节气体流量和溅射气压，开启射频溅射电源，在缓冲层表面通过射频磁控溅射沉积得到钛硅共掺杂的非晶碳氮薄膜。

3.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，金刚石微粉的目数为5000~20000。

4.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，钛柱和硅柱的直径相同，钛柱的直径与石墨盘的直径比为1：5~1：12。

5.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，离子源清洗方法包括考夫曼离子源、射频离子源、霍尔离子源或阳极层离子源中的一种；离子源溅射过程中，真空室气压为4×10⁻²~1×10⁻¹ Pa，氩离子能量为0.5~1.5keV。

6.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，通入氩气流量为30~80 sccm，溅射气压为0.2~0.8 Pa，脉冲直流磁控溅射功率为50~120 W，施加直流负偏压为-200 ~-80 V，缓冲层薄膜的厚度为0.5 ~1 µm。

7.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，氩气、甲烷和氮气的流量分别为20~80 sccm、10~50 sccm和10~50 sccm，溅射气压为0.2~0.8 Pa，射频磁控溅射功率为150~300 W，施加直流负偏压为-500 ~-200 V；溅射时间为120~240 min。

8.根据权利要求2所述的钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)~(5)中溅射清洗和沉积薄膜时样品台的转速为2~8 r/min。