不锈钢(3Cr13)镀类金刚石薄膜的研究

利用脉冲真空电弧离子镀技术在3Cr13不锈钢基底上制备类金刚石(DLC)薄膜,采用X射线光电子能谱技术分析DLC薄膜中sp3键及sp2键含量和组分.采用显微硬度计测试了薄膜的显微硬度,利用扫描电镜测试了膜的表面形貌.划痕仪测试了薄膜与不锈钢基底的结合强度.结果表明:所镀制的类金刚石薄膜品质优良,类金刚石中sp3键含量较高,sp3/sp2=1.63,具有良好的表面形貌,在不锈钢上沉积DLC膜后明显提高了不锈钢的硬度,Ti过渡层的引入明显的改善了膜与不锈钢之间的结合强度.     

H2对类金刚石薄膜性能影响的研究

类金刚石膜因其高的硬度、高的介电性、低的摩擦系数、优异的光学和化学性能以及巨大的潜在应用前景而成为研究热点。采用离子增加化学气相沉积方法在Si基底表面制备含氢类金刚石薄膜,通过XPS能谱测试,确定膜层的成份组成,膜层中除了含有碳以外还含少量的吸附的氧。调节反应源气体中H：的比例,结果表明H2的含量直接影响DLC薄膜的性能。随着H。的含量增大,膜层的表面粗糙度降低,膜层的硬度变大,而应力相应增大。这是由于反应源气体中H2含量的增加,DLC薄膜中氢的含量反而降低,膜层内sp2团簇结构的无序性增加,sp2键的比例增加,这将使得膜层内的碳的空间网络结构所占的比例增加。     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜

采用射频磁控溅射法在Si和Ti合金基体上沉积出类金刚石(DLC)薄膜.利用拉曼光谱仪、划痕仪和扫描电子显微镜分析了DLC薄膜的结构、膜基附着力和表面形貌.结果表明:射频磁控溅射法能够制备出表面平整、结构致密的DLC薄膜;同时基体材料的不同不会影响DLC薄膜的键合结构,Si基体上涂层附着力为30N,Ti基体上膜基结合力大于40 N.     

金属-类金刚石薄膜研究进展

类金刚石膜中的金属粒子可缓解类金刚石薄膜中由于制备态产生大内应力而导致的膜厚受限这一矛盾,能显著改变薄膜各种性能.述评了金属-类金刚石薄膜的制备工艺、不同金属粒子对DLC薄膜形态、键结构、力学及摩擦磨损性能、物理化学性能等的影响,指出在金属粒子对DLC膜的力学及摩擦学性能的影响方面还有很多待确定的因素.     

超硬纳米类金刚石膜的结构特点及其形成机制的探讨

研究了超硬碳膜的力学性质、波谱性质及结构性质，指出有一种无氢类金刚石膜是由石墨碎片、布基葱和金刚石晶粒以新型的共价键组成的网架结构，具有良好的力学性能，由于石墨碎片中的π键变形，石墨碎片和布基葱边缘的不饱和悬键与金刚石晶粒周围的悬键结合成新型的共坐键，金刚石晶粒只能由激发态碳原子在非平衡重组过程中产生，而石墨碎片既可以在碳原子重组过程中产生，也可以在蒸发石墨过程中产生。     

降低DLC薄膜应力的方法研究

为了沉积出高硬度、低应力、高膜-基结合强度的类金刚石硬质薄膜,利用脉冲电弧离子镀技术在高速钢基底上制备类金刚石薄膜,采用退火、增加Ti过渡层、Ti离子轰击等方法减小DLC薄膜应力.结果表明:单层DLC薄膜的应力可达7.742 GPa;以Ti为过渡层的DLC薄膜的应力减小为2.027 GPa;对Ti/DLC薄膜进行退火热处理,薄膜应力减小到0.359GPa.利用Ti作过渡层,并且对薄膜进行退火处理,可以使DLC薄膜产生的高应力在Ti层中得到明显减小,提高膜-基结合力,增加硬度.     

类金刚石薄膜制备及其结构和抗凝血研究

采用240 nm KrF脉冲激光沉积方法,在Si(100)衬底上制备类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱研究薄膜键结构及光学性质,用血小板黏附实验研究薄膜的抗凝血性能及脉冲重复频率影响.结果表明,脉冲激光沉积制备的类金刚石薄膜sp3 C含量高,且抗凝血性能佳,脉冲重复频率增大使入射碳离子能量增加,薄膜的sp3键成分先升后降,在脉冲重复频率为50 Hz时达到最大值;类金刚石薄膜的sp3键成分影响其抗凝血性能,sp3键成分越高,其抗凝血性能越好.     

应用于半导体器件的掺杂纳米金刚石膜

金刚石膜有着高的热导率、宽禁带、高的介质击穿场强、高的载流子迁移率等优点,是非常理想的半导体材料.本文介绍了掺杂纳米金刚石薄膜作为半导体器件工作层的优点,综述了金刚石p型掺杂和n型掺杂的研究现状,并对影响纳米金刚石薄膜生长的因素进行了探讨.指出了金刚石膜在半导体器件的应用趋势,并对其应用前景进行展望.     

射频等离子体制备类金刚石薄膜及其表征

采用射频等离子体技术,以CH4和H2为反应气体,在单晶硅片和载玻玻璃片上成功制备出了高质量的类金刚石薄膜.采用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱、红外光谱、显微硬度计表征了类金刚石薄膜的表面形貌、微观结构、光学性能和复合硬度.结果表明,制备出的类金刚石薄膜表面十分平整光滑,表面粗糙度极低,平均粗糙度Ra为0.492 nm;薄膜中含有sp2,sp3杂化键,具有典型的类金刚石结构特征;光学透过率比较高,薄膜的复合硬度可以高达507.3 kgf/cm2.     

磁激励RF-PECVD法低温制备类金刚石薄膜及其特性

采用磁激励射频等离子体增强化学气相沉积(M-RF-PECVD)方法,室温下分别在玻璃和Si(100)衬底上制备类金刚石(DLC)薄膜,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和Raman光谱对不同沉积条件下制备的薄膜进行表征。结果表明,在反应压强为30 Pa、入射功率为50 W、CH4/Ar=5/90、衬底温度为40℃的实验条件下,制备的含氢DLC薄膜表面平整、结构致密,膜基结合度良好,薄膜中以sp3键为主。     

铜植入层对硬质合金上金刚石薄膜附着力的影响

金刚石薄膜在含Co的硬质合金刀具上的沉积有较大的困难.在化学气相沉积条件下碳在钴中溶解和扩散限制了金刚石的形核并易生成石墨,导致了金刚石薄膜的附着力较差.为增强金刚石薄膜在硬质合金刀具上的附着力,本研究采用了铜植入层作为扩散阻挡层.实验研究表明铜植入层提高了脱钴后的刀具表面的硬度及金刚石薄膜的质量;压痕试验表明:在载荷为1 500 N时金刚石薄膜的开裂直径为1.12 mm,金刚石薄膜在刀具上的有很好的附着力.     

脉冲激光沉积CN_x薄膜的微观组织结构表征

利用脉冲激光烧蚀CNx靶,在室温至450℃基片温度时沉积CNx薄膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等对CNx薄膜的表面形貌、化学成分、结晶性以及价键状态进行了分析.结果表明:所得CNx薄膜呈非晶状态,表面形貌与沉积温度密切相关,基片温度高于150℃时薄膜表面较为光滑.随着基片温度的增加,薄膜中C—N键的面积分数从31.2%逐渐减少至14.1%,N—sp3C和N—sp2C键的面积分数随之减少,300℃时最利于形成sp3键.Raman光谱中比值ID/IG总体呈上升趋势,G峰的位置向高波数(高频)方向移动且半高宽(FWHM)下降,薄膜由CNx薄膜的无序结构逐渐向高有序化程度类石墨结构转变,石墨化程度增加.     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的结构分析

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积类金刚石薄膜．喇曼光谱和Ｘ 射线衍射分析表明：类金刚石薄膜是无定形结构;利用扫描电镜发现：类金刚石薄膜表面不光滑,石墨颗粒的大小和密度随厚度增加而增加,但薄膜致密．     

脉冲真空电弧离子镀沉积类金刚石薄膜的结构和力学性能研究

利用脉冲真空电孤离子镀技术在3Cr13不锈钢上制备了类金刚石(DLC)薄膜．通过Raman光谱分析了膜的结构特征，采用摩擦磨损试验机测试了薄膜在不同载荷下的摩擦系数，运用划痕仪研究了膜基的结合强度．结果表明：所镀制的薄膜具有典型类金刚石结构特征，膜中ID／IG为1．33；摩擦系数随着载荷的增大而减小，载荷为5N，转速120r／min时的摩擦系数为0．02；Ti过渡层的引入显著地提高了膜基结合力．     

采用Cu/Ti过渡层沉积金刚石薄膜刀具的界面结构

研究了硬质合金基底上Cu/Ti作过渡层化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的界面特性.利用激光Raman谱分析了过渡层不同生长阶段金刚石薄膜的质量的影响.采用SEM、EDS对金刚石薄膜硬质合金刀具横截面的结构进行了研究.结果表明:基体中的Co被Cu/Ti作过渡层有效的抑制住;Cu向基体内的扩散改善了基体的性能,提高了界面层金刚石薄膜的质量;Ti的引入促进了金刚石的形核,减少了界面处晶粒间的空隙,提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积.     

C60自组装单层与多层膜的制备及其光致发光

利用Ｃ６０与乙二胺改性的玻璃表面进行加成反应,得到一种新的Ｃ６０自组装单层膜,在Ｃ６０自组装单层膜的基础上,将Ｃ６０与乙二胺反应制备自组装双层和多层膜,并对其光致发光性质进行了研究,Ｘ射拇光电子能谱,激光解吸电离飞行时间质谱的测试结果表明,在乙二胺改性的玻璃表面上存在以化学键键合的Ｃ６０自组装单层和多层膜,并且随着膜的层数增加,Ｃ６０与乙二胺的键合由一维线形结构向三维网状结构转变,光致发光研究表明     

铜植入层对硬质合金上金刚石薄膜附着力的影响

金刚石薄膜在含Co的硬质合金刀具上的沉积有较大的困难,在化学气相沉积条件下碳在钴中溶解和扩散限制了金刚石的形核并易生成石墨,导致了金刚石薄膜的附着力较差,为增强金刚石薄膜在硬质合金刀具上的附着力,本研究采用了铜植入层作为扩散阻挡层,实验研究表明铜植入层提高了脱钴后的刀具表面的硬度及金刚石薄膜的质量;压痕试验表明：在载荷为1500N时金刚石薄膜的开裂直径为1．12mm,金刚石薄膜在刀具上的有很好的附着力。     

沉积温度对中频磁控溅射制备含氢非晶碳膜表面形貌和力学性能的影响

作为红外窗口的保护层,含氢非晶碳膜(a-C:H)是薄膜材料研究的热点.本文利用中频非平衡磁控溅射技术,以氩气和甲烷混合气体为工作气体,在单晶硅片上沉积含氢的a-C:H膜.改变沉积温度,制备常温和加温到80℃、120℃、150℃四种不同的溅射温度下沉积的a-C:H膜,发现薄膜的表面形貌、纳米硬度与沉积温度的变化不是成简单的线性关系.用Raman和F1TR分析了引起a-C:H膜表面形貌和力学性能变化的原因.结果表明,Raman和FITR分析表明基体温度为80℃以上沉积的膜中化学结构是以sp2键和C-H键非刚性键约束的聚合物结构为主,不能形成三维网络结构,对硬度的贡献几乎为零,所以硬度最低;常温时沉积,薄膜中含氢量低,正四面体的sp2结构增加,薄膜的硬度和弹性都增大.     

CVD条件对金刚石薄膜/钼基体界面层的影响

用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Mo基片上沉积金刚石薄膜时,界面层钼的碳化程度与初始沉积条件有关.利用XRD,SEM,EDS对界面层进行的研究表明:在化学气相沉积的开始阶段,较低的甲烷浓度有利于碳向基体内的扩散从而让表面的Mo充分碳化,形成富含Mo2C的界面层.甲烷浓度过高时有利于金刚石的形核而不利于碳向基体内的扩散.在金刚石薄膜的生长过程中,碳向基体内的扩散很少,界面层的组成结构保持不变.     

YT类硬质合金成形铣刀的金刚石涂层工艺研究

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,以两种不同的化学方式对硬质合金基体进行预处理,而后采用热丝化学气相沉积的方法在其表面沉积微米级金刚石薄膜.使用扫描电子显微镜观察金刚石薄膜颗粒的大小及均匀度,激光拉曼光谱仪检测金刚石涂层的成分,压痕法检验金刚石涂层刀片的膜-基附着强度,并就不同预处理的基体表面对金刚石薄膜的质量、附着性能的影响进行分析.结果表明,经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类降低约10%,采用平行布置热丝方式和现有的沉积工艺在YT类硬质合金衬底涂覆的金刚石薄膜均匀性较好,且经酸碱预处理的金刚石薄膜表现出良好的附着力,附着强度介于600~1 000 N,醇碱预处理对衬底表面原有的光洁度损坏较小,有助于细化金刚石晶粒,但膜-基附着强度不高.