Cu和Cu/Ti过渡层对金刚石薄膜附着力的影响

研究了硬质合金基底上采用Cu和Cu／Ti作过渡层CVD金刚石薄膜的附着力。XRD研究了金刚石薄膜的成分和结构，激光Raman谱和洛氏硬度计评价了金刚石薄膜的质量和附着力。结果表明，在Cu过渡层中引入Ti，由于Ti向生长面的扩散，促进了金刚石的二次晶核，导致晶粒细化。在沉积初期，晶粒细化也提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积。微晶金刚石有利于提高薄膜的附着力和抗冲击韧性。     

锗掺杂类金刚石薄膜特性研究

为了降低类金刚石(DLC)薄膜的应力,使用脉冲真空电弧离子镀(PVAD)和电子束热蒸发相结合的复合沉积技术,在Si基底上制备了一系列不同锗含量(原子百分比)的Ge-DLC薄膜样片,研究了锗含量对DLC薄膜光学特性和力学特性的影响。研究结果表明:在1~5μm波段,当锗掺杂含量小于25%时,对DLC薄膜光学常数的影响不大;随着Ge含量的增加,DLC薄膜的折射率和消光系数都略微增大。随着DLC薄膜中Ge含量的增加,薄膜的内应力和硬度均有所降低。当DLC薄膜中Ge含量约为8%时,Ge-DLC薄膜的内应力从6.3降至3.0 GPa,而硬度仅从3875减小为3640 kgf/mm2,几乎保持不变。硅基底上单面沉积Ge的含量为8%的DLC薄膜在红外3~5μm波段的透过率峰值约为63.15%。     

铪掺杂对类金刚石薄膜的结构和光学带隙的影响

以甲烷为源气体,高纯碳和金属铪为靶材,采用双靶共溅射磁控技术制备了铪掺杂类金刚石(Hf-DLC)薄膜,通过现代分析测试技术手段对薄膜的表面形貌、键合结构、化学组成和光学性能等进行表征、分析。结果表明,随着铪靶溅射功率的增大,薄膜中Hf含量增加,且薄膜中Hf与C形成纳米晶HfC;铪掺杂使得薄膜表面颗粒减小,变得更加细密。Hf-DLC薄膜的光学带隙在1.12~1.85 eV,表现出半导体材料带隙特性;Hf掺杂使得薄膜中sp²C含量降低,碳π~π^*带边态密度增大,导致其光学带隙随着掺杂Hf量的增加而减小。因此,通过合理控制Hf-DLC薄膜中Hf的含量,可实现对薄膜的结构和光学带隙的有效调控。     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜的特性

采用射频磁控溅射技术,用高纯石墨靶在单晶硅片、抛光不锈钢片上制备了类金刚石薄膜(DLC)。采用Raman光谱、原子力显微镜、显微硬度分析仪,表征了类金刚石薄膜的微观结构、表面形貌、硬度。结果表明,制备的类金刚石薄膜中含sp2、sp3杂化碳键,具有典型的类金刚石结构特征。计算表明,对应sp3杂化碳原子含量的ID1IG为3.18;薄膜的表面十分平整光滑,表面粗糙度极低,平均粗糙度Ra为0.17 nm;薄膜硬度可以高达30.8 GPa。     

掺杂氟对类金刚石薄膜的影响

综述了氟化类金刚石薄膜(FDLC)的近期进展,重点介绍搀杂氟对类金刚石薄膜在结构、性能及沉积工艺上所带来的影响.     

退火对无氢钛掺杂类金刚石(Ti-DLC)膜结构及性能的影响

利用非平衡磁控溅射复合靶技术制备了一系列掺钛的无氢类金刚石(Ti-DIE)薄膜,并对薄膜的热稳定性能、机械性能、应力分布以及表面形貌进行了研究.实验结果表明:退火处理对Ti-DIE膜的性能具有重要影响.随着热处理温度的升高,成膜晶粒逐渐细化,电阻率上升但至一定值后趋于稳定.退火温度的升高,会促使薄膜应力逐渐减小,硬度变低,但其耐火温度可以达到600℃以上而不发生石墨化,这一结果为DLC膜在高温环境下的应用提供了一定思路.     

掺杂对类金刚石薄膜性能的影响

类金刚石膜具有良好的机械性能、电学性能、光学性能、摩擦学性能、热学和化学性能以及生物相容性.为了进一步挖掘并改善类金刚石膜潜在性能,人们在类金刚石膜中掺入不同元素并研究了膜性能变化.总结了掺杂对类金刚石膜性能的影响.     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性

非平衡磁控溅射(UBMS)结合了普通磁控溅射(MS)和离子束辅助沉积的优势,易于实现离子镀,近年来得到了广泛的应用.采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质.本文研究了非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜的光学、机械,电学和化学性能.研究表明,非平衡磁控溅射制备的DLC膜具有较宽的光谱透明区,且表面光滑、摩擦系数小、耐磨损、抗化学腐蚀,同时具有较高的电阻率和良好的稳定性.     

提高CVD金刚石薄膜附着力的方法及其研究进展

概述了金刚石薄膜与衬底附着力研究的最新进展,详细讨论了衬底材料的性质、衬底预处理方法、过渡层、负偏压以及CVD沉积条件对金刚石薄膜附着力的影响,总结出提高附着力的主要方法,并分析了金刚石薄膜的应用状况,指出了扩大金刚石薄膜应用的新方向及存在的主要问题.     

SiC/DLC过渡层对类金刚石薄膜力学性能的影响

采用等离子体浸没离子注入及沉积技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备了类金刚石薄膜和含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜。采用拉曼光谱及扫描电子显微镜分析了薄膜的成分和结构,并利用超显微硬度计、薄膜结合力测试仪和往复式摩擦实验机研究了薄膜的硬度、韧性、膜/基结合力和耐磨性。研究结果表明,SiC/DLC过渡层可以提高钛合金(Ti6Al4V)表面类金刚石薄膜的韧性及膜/基结合力,与未制备过渡层的类金刚石薄膜相比,含有SiC/DLC过渡层的类金刚石薄膜的耐磨性明显提高。     

掺钛类金刚石膜的制备及在手表外观件上的应用

为有效提高手表外观件表面的耐磨、耐蚀性能和装饰性能,采用阳极层流型气体离子源结合非平衡磁控溅射技术,制备了梯度过渡掺钛类金刚石(Ti-DLC)膜层,并对其在手表外观件上的应用进行研究。结果表明:此方法获得了显微硬度2232 Hv,膜基结合力大于50 N,摩擦系数为0.15的综合性能优良Ti-DLC薄膜;在手表外观件上所沉积的膜层颜色呈亮黑色且均匀一致;手表外观件经镀膜后表面耐磨性达到10000 m以上,耐人工汗也超过行业要求,经实际佩带4年以上的手表外观也基本完好。     

类金刚石薄膜残余应力的研究进展

类金刚石薄膜由于存在很大的残余应力,在实际应用中薄膜易产生裂纹、破裂甚至脱落。这些问题导致类金刚石薄膜在使用过程中过早失效。因此,缓解残余应力是类金刚石薄膜急需解决的问题和实际应用的需要。介绍了类金刚石薄膜残余应力的产生,对国内外调控残余应力的途径以及研究进展进行综述。使用有限元分析法模拟薄膜的残余应力可为类金刚石薄膜的制备和工艺设计提供参考。     

铝基体上沉积硅氧化物薄膜及结合性能研究

以单晶硅片为靶材,高纯Ar和O2分别为溅射气体和反应气体,采用反应磁控溅射法在铝基体上制备了硅氧化物薄膜.由扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线能量散射仪(EDX)等表征了薄膜的形貌、结构和组成,通过划痕试验、弯曲试验以及热冲击试验考察了薄膜与基体结合性能.研究结果表明,在Al基体表面制备了表面粗糙度均匀、无裂缝的富硅非晶态硅氧化物薄膜,其中Si和O的原子比为1∶1.57.在经NaOH溶液腐蚀的Al基体上SiOx薄膜具有很强的结合能力,可作为蛋白质芯片的固相载体.     

H13钢离子渗氮(PN)与类金刚石(DLC)复合处理的摩擦磨损性能研究

采用阳极层流离子源与非平衡磁控溅射结合的沉积方法在H13钢基体表面沉积出类金刚石膜(DLC),并对H13钢经不同表面预处理对后沉积的DLC膜的摩擦学性能进行了对比研究.结果表明:DLC膜结构致密,且DLC膜与梯度过渡层及基体三者之间结合牢固;H13钢经离子氮化后,梯度过渡层与氮化层间结合紧密,提高了膜与基体的承载能力;在保持相同摩擦速率的条件下,摩擦系数随着载荷的增加先增大后减小;H13钢离子渗氮处理后沉积的DLC膜其摩擦系数远小于未采用离子渗氮处理沉积的DLC薄膜.     

离子源对磁控溅射制备TiNC膜基结合力的影响

由于膜基附着力不好,膜层脱落问题是工业生产中磁控溅射镀制黑膜最常见的问题.本实验采用 阳极线性离子源和霍尔点源辅助磁控溅射复合技术制备了TiNC薄膜,探讨解决TiNC膜基附着力不好的问题.初步实验结果表明,离子束辅助沉积对于改善膜基附着力的作用并不明显,本文还比较了脉冲偏压清洗对膜基附着力的影响,探讨了其可能影响因素.     

Investigation on preparation and properties of thick DLC film in medium-frequency dual-magnetron sputtering

Chromium-doped DLC film of about 6 μm in thickness was deposited using a medium-frequency dual-magnetron sputtering. The basic condition was Cr and C target powers in a range of 2-5 kW and substrate bias voltage held at −100 V in unipolar mode. Surface morphology, microstructure, hardness, adhesion, and friction property were investigated for the DLC film to be used as protective coating in industrial applications such as cutting tools, forming dies, etc. The thick DLC film with graded and multilayered structure exhibited some advisable properties: Vickers hardness was 1560 kg/mm² at 250 g; adhesion was 52 N (L_c), a majority of film maintained at the end stage of scratch test; friction coefficient was 0.09, maintained in a long sliding endurance.     

磁控溅射法制备铁氧体薄膜的界面结合强度研究

利用磁控溅射法在单硅晶基底和玻璃基底上沉积铁氧体薄膜,采用AFM观察薄膜的微观形貌,采用划痕法测试薄膜的界面结合强度,测试结果表明:由于两种不同材质上沉积的薄膜粗糙度缘故,硅晶/铁氧体薄膜的临界载荷为19.7N,其划痕形貌为裂纹状扩展,玻璃/铁氧体薄膜的临界载荷为5.3N,其划痕形貌为剥落状。     

Ti缓冲层对ZnO薄膜吸收特性和荧光光谱的影响

采用射频磁控溅射法在Si衬底和玻璃衬底上制备了ZnO/Ti薄膜,利用紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等技术表征了ZnO/Ti薄膜的光学特性,研究了Ti缓冲层的厚度对ZnO薄膜的影响。透射吸收光谱显示所有ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过80%,当引入缓冲层后,薄膜的紫外吸收边先向长波方向移动,且随着缓冲层厚度的增加紫外吸收边向短波方向移动。薄膜的荧光光谱显示,所有样品出现了位于390nm的紫外发光峰,435和487nm的蓝光双峰以及525nm的绿光峰,并对各发光峰的来源进行了探讨。     

Ge/Si薄膜材料生长的偏压效应研究

利用超高真空磁控浅射系统生长了不同偏压下Ge／Si薄膜材料,所生长的材料采用了不加偏压和加偏压的生长环境。通过X射线小角衍射分析表明,加一定偏压的Ge／Si薄膜材料的层状远比不加偏压的材料好,并且加偏压可有效降低材料的生长温度。在加15－25V偏压明,获得了300℃的生长温度下,层状优良,粗糙度小的薄膜材料。     

Effect of residual stresses on mechanical properties and interface adhesion strength of SiN thin films

Residual stresses play a significant role in the mechanical reliability of thin films. Thus in this study, the mechanical properties and interface adhesion strengths of SiN thin films containing different residual stresses have been investigated by using nanoindentation and nanoscratch tests. With varied residual stresses from compressive to tensile, the penetration depth of nanoindentation tests shifted to a higher value. The hardness and elastic modulus decreased from 11.0 and 95 GPa, respectively, for the film containing a compressive stress of 235 MPa to 9.6 and 84 GPa for the film with a tensile stress of 86 MPa. With decreasing compressive stress and increasing tensile stress, the interface adhesion energy decreased from 1.8 to 1.5 J/m². Compressive stresses were expected to blunt crack tips and inhibit crack propagation, while tensile stresses enlarged crack opening and facilitated crack propagation, thus changing the mechanical properties of the SiN thin films.