激光辐照对类金刚石薄膜改性及损伤研究

介绍了激光损伤的检测及损伤阈值的测量方法.讨论激光辐照对类金刚石结构和性质的影响规律.并论述不同工作参数的激光对类金刚石薄膜的激光破坏行为及其损伤阈值.在此基础上分析类金刚石薄膜激光损伤的机理.还从物理特性及制备技术方面着手,比较分析金刚石及类金刚石薄膜各自的优缺点和实际应用状况,并提出类金刚石薄膜的应用前景和有待进一步研究的问题.     

类金刚石薄膜的辐照及其发展

类金刚石薄膜（以下简称ＤＬＣＦ）是一种极有发展前途的材料,其用途非常广泛。介绍ＤＬＣＦ辐照的现状,指出ＤＬＣＦ辐照效应的研究对其在空间、核聚变反应等辐照环境下应用的必要性和重要性,预测了其发展方向和应用前景。     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的激光损伤过程研究

类金刚石薄膜是一种很好的红外窗口表面增透保护材料,随着对其抗激光损伤特性研究的不断深入,越来越多的研究者都将研究的重点放在了如何提高其激光损伤阈值上。然而,不同沉积方法制备的薄膜由于其微观结构存在的差异,必然会导致破坏的过程有所不同。本文采用非平衡磁控溅射技术沉积的薄膜,对其损伤过程进行了深入的研究。结果表明：在不同的激光能量下,DLC薄膜出现不同的损伤形态,而这些与薄膜的缺陷、内应力以及薄膜与衬底的结合力密切相关。     

γ射线辐照对类金刚石薄膜结构与特性的影响

用射频等离子体方法在玻璃基底上制备了类金刚石薄膜。分析了γ射线辐照类金刚石薄膜（以下简称ＤＬＣ薄膜）的结构与特性改变。采用Ｒａｍａｎ及红外光谱进行结构分析表明：随辐照剂量的增加，在膜中出现ＳＰ３Ｃ—Ｈ及 ＳＰ２Ｃ—Ｈ 键的断裂与减少，ＳＰ３Ｃ—Ｃ键的略微增加．当辐照剂量达 １０ ×１０４Ｇｙ时，ＳＰ３Ｃ—Ｈ键减少约５０％，与此同时，出现膜中氢的重新键合，并从中释出。γ射线辐照使ＤＬＣ薄膜的电阻率呈上升趋势，膜的类金刚石特征更加明显，结构得到改善。本文对γ射线对ＤＬＣ薄膜的辐照机制进行了简要的讨论。     

类金刚石薄膜的紫外辐照研究

对射频等离子体方法制备的类金刚石（以下简称DLC）薄膜样品进行了紫外辐照，采用电阻率，Raman光谱及红外光谱研究了紫外光（以下简称UV）辐照对DLC薄膜结构与特征的影响，Raman光谱表明：紫外光对DLC薄膜中SP^3C-H键的破坏作用非常明显，红外（IR）光谱结果进一步验证了这一结果，经UV辐照后，DLC薄膜的电阻率呈变小趋势，这说明薄膜被强烈氧化，最后呈现石墨化趋势。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性测试与分析

使用脉宽12ns，波长1064nm调Q Nd：YAG激光器对真空阴极电弧沉积（VCAD）法制备的类金刚石薄膜进行抗激光损伤测试，结果表明，VCAD法镀制的薄膜抗激光损伤阈值为0．6J／cm^2。通过对热冲击效应的数值计算，得到了光斑中心的温度场和薄膜表面的应力场分布。研究表明，热应力在类金刚石薄膜的破坏过程中起主导作用，脉冲电弧沉积的DIE薄膜的激光损伤主要源于应力破坏。     

金刚石薄膜抗激光破坏研究

介绍了金刚石优异的光学和力学特性,对金刚石薄膜在从紫外到红外波段以及不同脉宽激光参数下的激光损伤行为和损伤阈值进行了评述。分析了不同激光工作参数对金刚石薄膜的激光损伤机理,认为石墨化导致晶格失稳是金刚石薄膜激光损伤的主要原因。金刚石薄膜石墨化有两种方式:垂直表面向体层方向石墨化和平行表面按分层的方式逐层石墨化。     

外加偏置电场对类金刚石薄膜激光损伤形貌影响研究

研究了使用非平衡测控溅射技术沉积的类金刚石(DLC)薄膜其抗激光损伤能力;通过对比施加偏置电场前后薄膜的损伤情况,发现:DLC薄膜施加偏置电场后,薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜,损伤形貌存在明显不同,损伤面积减小;薄膜的激光损伤情况得到改善。实验结果显示,外加偏置电场对DLC薄膜的损伤有影响。认为:激光在DLC薄膜中激励产生的光生电子在电场的作用下产生快速漂移,间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度,减缓了薄膜的石墨化,提高了DLC薄膜的抗激光损伤能力。     

激光热处理对类金刚石薄膜结构的影响

用真空阴极过滤电弧法沉积了厚度为2 nm的类金刚石(DLC)薄膜,研究了激光加热退火时薄膜结构和表面粗糙度的变化,分析了激光加热功率对薄膜结构的影响。结果表明,当激光功率小于200 mW时,DLC薄膜的结构基本保持不变;激光功率增大到300 mW,薄膜中少量的sp3键转变为sp2键,但薄膜的表面形貌基本保持不变。随着激光功率增大到400mW,薄膜中sp3键向sp2键的转变量增大;当激光功率达到500 mW时,薄膜中大量的sp3键转变为sp2键,sp2六原子环含量迅速增大,薄膜表面粗糙度开始明显增大,出现凹凸不平的表面形貌。     

搀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，重点介绍搀杂对类金刚石薄膜在结构，性能及沉积工艺上所带来的影响。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性及工艺优化

采用脉冲真空电弧沉积(PVAD)技术制备了类金刚石(DLC)薄膜,并对其抗激光损伤特性进行了研究,优化了制备工艺.对DLC薄膜激光损伤阈值(LIDT)的测试结果表明,随着厚度的增加,薄膜的LIDT开始呈下降趋势,当厚度达到100nm以上时,则趋于一个稳定值.正交实验结果的处理和分析表明,在所给定的工艺参数范围内,主回路电压是影响DLC膜抗激光损伤性能的最主要因素,基片温度、清洗时间和脉冲频率则影响较小.为得到较好的抗激光损伤能力,采用PVAD技术制备DLC薄膜的最佳工艺参数为:清洗时间20 min、基片温度150℃、脉冲频率5 Hz、主回路电压150 V.退火处理会使DLC薄膜的激光损伤阈值明显提高.     

类金刚石膜研究进展

类金刚石膜具有高硬度、高热导率、低摩擦因数、良好的耐磨性能和化学惰性等优异的物化性能,在热沉、微电子、抗核加固、生物和汽车工业等领域具有重大的应用前景,近年来吸引了众多研究和关注。文章综述了类金刚石膜的研究进展和膜的成核机理,展示了类金刚石的应用前景,为该材料的研究和工业化应用提供思路和参考。     

掺钛类金刚石膜的微观结构研究

采用无灯丝离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在模具钢及单晶硅基体上制备了梯度过渡的掺钛类金刚石（Ti-DLC）膜层,利用俄歇电子谱（AES）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）等手段对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明：制备的膜层成分深度分布与所设计的基体/Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti-DLC相吻合,在梯度过渡中不同膜层之间界面体现为渐变过程,结合非常良好;少量的Ti主要以纳米晶TiC的形式掺入到非晶DLC膜当中;所制备的膜层具有厚2.9μm、硬度高达25.77 GPa、膜/基结合力44 N-74 N。     

纳秒脉冲激光照射对多壁碳纳米管薄膜形貌的影响

采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)自制的碳纳米管阵列为原料,经过研磨、灼烧纯化得到分散的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs).采用纳秒脉冲激光(波长355 nm),分别在不同条件下对丝网印刷法制备的MWCNTs薄膜进行照射.扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)表征结果表明,进行相互垂直的双向扫描照射的效果明显好于单向扫描照射的效果,即由前者得到的MWCNTs的网状结构的立体感更明显,单位面积的MWCNTs端点更多;随着脉冲激光能量密度的逐渐增加,突出于表面的MWCNTs端点逐渐增多,以MWCNTs为主的网状分布的轮廓逐渐清晰;脉冲激光重复频率的增加,也有利于改善MWCNTs薄膜表面的形貌.经过脉冲激光能量51.0μJ(1.03 W)、频率20 kHz的脉冲激光照射后,得到以MWCNTs为主的、立体感显著、比较稀疏的网状分布结构,且单位面积的MWCNTs端点数目显著增多.     

镁合金表面类金刚石膜的研究进展

类金刚石碳(DLC)膜具有高硬度、低摩擦系数、强化学惰性及生物相容性好等优异性能,镁合金表面制备DLC膜可极大地改善基体的使用性能。综述了采用不同制备技术在镁基体表面获得的多种DLC膜系的抗磨损及耐腐蚀性能,并展望了DLC膜表面改性镁合金的医用前景,指出镁合金表面制备DLC膜是其表面改性技术中具有前景的一个研究方向。     

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.     

磷掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

应用等离子体浸没离子注入与沉积方法合成了磷掺杂的类金刚石(P doped diamond like carbon,P-doped DLC)薄膜.结构分析表明磷以微米级岛状结构分散于DLC薄膜表层,P的掺杂增加了DIE薄膜的无序性,俄歇能谱证明岛型区域是由P、C、O三种元素形成的化合物,衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)的分析结果显示存在P-O-P和P-O-C的非对称伸缩振动.掺杂表面表现出强烈的亲水性(水接触角为16.9°),体外血小板粘附实验结果显示,P掺杂DLC薄膜表面粘附的血小板少且变形小,表现出的血液相容性优于热解碳和未改性DLC.P-doped DLC薄膜与水的界面张力为2.7 Nj/cm2,具有较理想的接近于血细胞的界面张力,因此与血液保持了较高的相容性.     

金属掺杂类金刚石膜的研究进展

金属掺杂类金刚石（Diamond—like Carbon,DLC）膜可以优化纯类金刚石膜的很多性能。金属掺杂DLC膜不仅在缓解薄膜应力方面具有良好的效果,而且还能改变薄膜的力学和摩擦磨损性能。目前,掺杂DLC膜正以单一掺杂向复合掺杂、均匀掺杂向梯度掺杂发展。文章对掺杂DLC膜的研究进展作了概括及分析。     

类金刚石薄膜的摩擦学特性及磨损机制研究进展

类金刚石薄膜已显示了重要的摩擦学应用价值,其中化学气相沉积的类金刚石薄膜(DLC)具有膜层致密、厚度均匀、摩擦学性能优良等特点成为广泛采用的一种沉积方法.本文介绍了气源成分、基体材料、摩擦环境、摩擦对偶、载荷及速度对化学气相沉积制备类金刚石薄膜的摩擦学特性的影响,概述了其摩擦磨损机理,同时探讨了进一步研究工作的方向.