采用高温固相法在1 170 ℃还原气氛下保温3.5 h制备了(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0)系列新型荧光粉, 并研究了其基体晶相、 Eu离子价态、 光谱性能。 随着x值增大, 粉末物相组成发生如下改变: γ-Ca2SiO4(x=0)→T相和γ-Ca2SiO4混合物(0≤x<0.7)→T相(0.7≤x<0.9)→Ba2SiO4相(x≥0.9), 即(Ca1-xBax)2SiO4粉末只在富Ba端形成有限置换型固溶体, 即T相和Ba2SiO4相粉末。 点阵参数精确分析表明: 随着Ba离子增加, T相荧光粉(0.7≤x<0.9) 处于M1, M2, M5点位碱土离子配位数增大进而晶格参数增大较为明显, 而Ba2SiO4相荧光粉(x≥0.9)中碱土离子配位数无变化晶格参数变化也较小; Eu离子以取代碱土离子方式进入晶格, 对晶格影响较小。 T相和Ba2SiO4相荧光粉XPS全谱分析结果类似, 均出现Ba(3p3/2), Ba(3d3/2), Ba(3d5/2), O(1s), Eu(4d), Si(2p3/2)电子结合特征峰; 其O(1s)核心电子结合能精细谱也类似, 有2个光电子峰组成, 分别对应晶格氧、 间隙氧缺陷(Eu3+取代+2碱土离子造成); 进一步Eu(4d)高分辨XPS分析表明, 随着x值增大, T相粉末Eu2+/Eu3+比值增大(Eu离子形成+2可能性增大), 而Ba2SiO4相粉末Eu2+/Eu3+比值变化不明显。 在254和365 nm紫外激发下Ca1.95SiO4∶0.05Eu(γ-Ca2SiO4相荧光粉)可用作红色荧光粉, 而(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x≥0.7, 即T相(其绿光宽谱发射峰中心在455 nm附近)或Ba2SiO4相荧光粉(其绿光宽谱发射峰中心在510 nm附近))可用作绿色荧光粉; T相荧光粉绿光发射比Ba2SiO4相荧光粉绿光发射对应波长更短; 随着x值增加T相和Ba2SiO4相荧光粉发射光谱发生蓝移(即T相粉末中(Ca0.3Ba0.7)1.95SiO4∶0.05Eu绿光发射波长最长, Ba2SiO4相粉末中(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu 绿光发射波长最长); 随着x值增加, T相荧光粉亮度提高, 而Ba2SiO4相荧光粉亮度降低, 即(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu粉末的绿色荧光最亮(荧光寿命571.8 ns、 量子效率55%)。 由绿色荧光粉(x≥0.7)精细发射光谱可知: x值会影响Ba2SiO4相Eu2+占位倾向, x值越大Eu2+在Ba2SiO4相荧光粉中进入高配位点几率越小(x值小, Ca离子占据9配位点位, 有促进Eu离子倾向进入10配位作用), 但在T相中的x值作用则不明显。 由此可见: 改变固溶度(即控制x值), 可实现该系列荧光粉物相组成、 晶格参数、 离子价态、 荧光颜色及亮度的调控。

采用直流辉光放电辅助脉冲激光沉积(PLD)法，以不同的激光通量在单晶硅基底上沉积CNx薄膜。利用扫描电镜（SEM）、拉曼光谱、X射线衍射（XRD）谱、X射线光电子谱（XPS）、纳米压入仪和球盘式微型摩擦磨损试验仪对薄膜的成分、微观结构、表面形貌、力学及摩擦学性能进行了系统分析。结果表明：所有薄膜处于非晶状态。当激光通量从5.1 J/cm2提升至7.5 J/cm2时，薄膜的含氮原子数分数由27.7%上升至34.1%；膜中sp3C—N键和sp2C—N键的面积百分数上升，sp3C—C键的面积百分数降低, C原子sp3杂化程度增加，薄膜的石墨化程度下降；薄膜的硬度由3.7 GPa增加至5.3 GPa，磨损率从3.8×10-13 m3/(N·m)下降至7.9×10-14 m3/(N·m),摩擦系数从0.13上升至0.18。

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同激光通量下烧蚀CNx靶，在单晶硅基底上沉积CNx薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等对薄膜的形貌、化学成分和微观结构进行了表征。采用球盘式磨损试验机在大气(相对湿度48%~54%)环境下测试了薄膜的摩擦学特性。结果表明，递进式PLD技术可显著提高CNx薄膜的含氮量。当激光通量从5.0 J/cm2提高至10.0 J/cm2时，薄膜含氮原子数分数由23.8%上升至29.9%，膜中N-sp2C键的含量上升，N-sp3C键和sp3C-C键的含量下降，薄膜的磨损率从2.1×10-15 m3/(N·m)上升至9.0×10-15 m3/(N·m)。摩擦系数为0.15~0.23，激光通量5.0 J/cm2沉积的薄膜有最佳摩擦学性能。