Page 41 - 《摩擦学学报》2021年第5期

630 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

3.5 (a) 1.95 (b)
C1s 1.90 N1s
Intensity/10 4 a.u. 2.5 Intensity/10 4 a.u. 1.80
3.0
1.85
1.75
1.70
2.0
1.65
1.5 1.60
290 288 286 284 282 280 404 402 400 398 396 394 392
Binding energy/eV Binding energy/eV
11 9
10 (c) (d)
Mo3d3/2 8
9 Mo3d3/2 Mo3d3/2 7 S2p3/2
Intensity/10 3 a.u. 8 7 6 Mo3d5/2 S2s Intensity/10 3 a.u. 6 S2p1/2

Mo3d5/2

5 5 S2p3/2
4
4
Mo 3d3/2 S2p1/2
3 3
238 236 234 232 230 228 226 224 170 168 166 164 162 160
Binding energy/eV Binding energy/eV
2.10 3.0
(e) (f)
2.8
2.05 2.6
Ti2p3/2 Ti2p1/2 2.4 O1s in −C−O, H 2 O
Intensity/10 4 a.u. 2.00 Ti2p3/2 Intensity/10 4 a.u. 2.2 O1s in TiO 2 , SO 4 , MoO 3
−2
2.0
1.95
1.8
1.6
1.90 Ti2p1/2
1.4
1.85 1.2
238 236 234 232 230 228 226 224 224 224 537 536 535 534 533 532 531 530 529 528 527
Binding energy/eV Binding energy/eV

Fig. 3 Curve-fitting of (a) C1s , (b) N1s, (c) Ti2p, (d) Mo3d , (e) S2p and (f) O1s spectra of the surface before AO irradiation
+
(without pre-etching by Ar ion)
+
图 3 原子氧辐照前表面(a)C1s , (b)N1s, (c)Ti2p, (d)Mo3d , (e)S2p和(f)O1s的精细谱分峰结果(无Ar ion 离子预溅射过程)
子氧与薄膜表面MoS 分子发生碰撞和氧化反应而造 进入稳定阶段，其中O原子分数在18%～20%之间. 在
2
成 表 面 S原 子 的 缺 失 ， 形 成 大 量 不 稳 定 的 MoS 2-x 原子氧辐照后，图5(b)表明薄膜内部O原子质量分数
(0<x<2). 在暴露大气后，MoS 与H O发生反应而生 增加了约10%，既在整个薄膜的MoS 组分和Ti组分共
2
2-x
2
成硫酸. 由于薄膜在普通常温大气环境中形成的亚稳 溅射范围内O原子质量分数达到了30%左右(根据
态MoS 较少，因此造成了辐照前和辐照后元素化学 9Cr18试片上薄膜总厚度约1 μm，在刻蚀约350 min后
2-x
态含量的差异. 出现大量的Fe，由此可计算出2 keV、2 mm×2 mm 氩
为了进一步研究原子氧对薄膜内部元素化学态 离子的刻蚀速率约是3 nm/min). 此外，图5(b)还表明
的影响，采用氩离子枪对薄膜进行了剖析(刻蚀参数2 keV， 在Ti和MoS -Ti的过渡界面，原子氧的作用明显减弱，
2
2 mm×2 mm，等间隔10 min，采谱束斑200 μm)，获得 表现为O含量的急剧降低，这可能是由于Ti层结构致
了各元素在薄膜内部的含量分布，结果如图5所示. 在 密而阻止了O的进一步扩散. 在图5(b)中，Ti原子分数
原子氧辐照前，图5(a)表明在大约30 nm以下元素含量 变化曲线上的Ⅰ至Ⅱ阶段对应预溅射Ti层的区域，表