Page 155 - 摩擦学学报2025年第10期

1552 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

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这是溅射过程中的S缺失引起的 . 而TiNb掺杂能够 表面具有典型的柱状晶结构[见图2(e)]，而且柱状晶周
提高复合薄膜中的S/Mo比，在TiNb合金掺杂原子分 围具有一定数量的枝晶；当掺杂原子分数5% TiNb之
数为10%时，S/Mo比达到2.0，当掺杂原子分数为 后，薄膜表面柱状晶结构消失，转而呈“菜花状”，这
15%时，S/Mo比为2.2，这表明TiNb掺杂并不会明显破 是微小晶粒堆积的结果[见图2(f)]，当TiNb在薄膜中掺
坏MoS 的组成，同时TiNb与S之间可以形成新的结构 杂原子分数为10%时，薄膜表面较为致密，且不存在
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[如Ti(Nb)S ] . 明显的孔洞[见图2(g)]，当TiNb合金原子分数为15%
x
随着TiNb靶溅射功率的增加，MoS -TiNb复合薄 时，薄膜结构变得非常致密，且表面更加平整光滑[见
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膜的厚度从3.64 μm减小至1.73 μm，如图2(a~d)所示， 图2(h)].
这是由于TiNb合金掺杂影响了薄膜的结晶和生长过 MoS -TiNb复合薄膜的XRD谱图中的MoS 衍射
2
2
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程，使得复合薄膜发生致密化造成的 . 纯MoS 薄膜 峰普遍信号较弱，如图3(a)所示，这是由于单晶硅(Si)
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3.64 μm
3.11 μm
2.00 μm 1.73 μm
1 μm 1 μm 1 μm 1 μm
(b) MoS 2 -5%TiNb (c) MoS 2 -10%TiNb (d) MoS 2 -15%TiNb
(a) MoS 2

1 μm 1 μm 1 μm 1 μm

(f) MoS 2 -5%TiNb (g) MoS 2 -10%TiNb (h) MoS 2 -15%TiNb
(e) MoS 2
Fig. 2 (a~d) The cross-sectional FESEM images and (e~h) top-view FESEM images of MoS 2 -TiNb composite film
图 2 MoS 2 -TiNb复合薄膜的(a~d)横截面FESEM照片和(e~h)表面FESEM照片

表 1 WS 2 -TiNb复合薄膜的溅射功率及其元素组成
Table 1 The sputtered power and elemental composition of the WS 2 -TiNb composite films
Power/W Atomic fraction/%
Sample
TiNb MoS 2 Mo S Ti Nb O Fe&Cr
0 200 28.4 54.1 - - 6.8 10.7
MoS 2
MoS 2 -5%TiNb 50 200 26.3 50.4 2.5 2.3 13.5 5.0
MoS 2 -10%TiNb 100 200 24.0 48.2 4.3 5.7 13.7 4.1
MoS 2 -15%TiNb 150 200 21.8 48.0 7.0 8.7 11.0 3.5

(a) Si substrate 1 400 (b) A 1g MoS 2
MoS 2 MoS 2 -5%TiNb
MoS 2 1 200 MoS 2 -10%TiNb
MoS 2
MoS 2 -15%TiNb
1 000
MoS 2 -5%TiNb
Intensity/a.u. MoS 2 -10%TiNb Intensity/a.u. 800 E 2g MoO x
1
600
MoS 2 -15%TiNb 400
200
0
10 20 30 40 50 60 200 400 600 800 1 000 1 200
2θ/(°) Raman shift/cm −1
Fig. 3 (a) XRD patterns (b) Raman spectra of MoS 2 -TiNb composite films
图 3 MoS 2 -TiNb复合薄膜的(a) XRD谱图和(b) Raman光谱图