Mg含量对N掺杂MgZnO薄膜的光电性能和N掺杂行为的影响

利用射频磁控溅射技术,在相同流量的氮气、氩气混合气体条件下,在石英基片上溅射获得了不同Mg含量的N掺杂MgxZn1-xO薄膜,并研究了Mg含量对N的掺杂行为和薄膜光电性能的影响。结果显示,在N掺杂MgxZn1-xO薄膜中,随着Mg含量的增加,薄膜的电阻率增加,载流子浓度下降;X射线电子能谱中位于395eV左右的N1s峰强逐渐减弱、甚至消失;Raman光谱中与受主NO相关的位于272cm-1、642cm-1左右的振动峰也随之减弱、消失。得到的结果表明:在N和O的化学势相同的条件下,薄膜中Mg含量对N的掺杂行为有一定的影响,随着Mg含量的增加,受主NO的掺杂浓度降低,N的掺杂状态发生变化;N掺杂MgxZn1-xO薄膜中Mg含量低时,存在NO与(N2)O两种状态;Mg含量高时,薄膜中只存在(N2)O一种形式。     

DLC薄膜的表面形貌及其摩擦学性能研究

以真空蒸发碳离子束辅助镀膜法制备了DLC薄膜，通过原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了该薄膜的表面形貌，对该薄膜的表面形貌对其摩擦学行为的影响进行了研究。研究发现：用真空蒸发碳离子束辅助镀膜的方法制备的类金刚石薄膜表面光滑，颗粒均匀，粒度小，摩擦因数降低；DLC薄膜比弹簧钢片及Ti6Al4V球基体耐磨；DLC薄膜的摩擦学性能在摩擦过程中会进一步改善。     

沉积功率对金刚石薄膜质量和结合性能的影响

借助ＳＥＭ、ＸＲＤ和Ｒａｍａｎ光谱等分析方法对不同沉积功率条件不合成的金刚石膜形貌、结构和质量进行了表征,并采用压痕试验法评定了金刚石膜与基体的结合性能。     

真空镀膜工艺参数对于薄膜性能的影响

薄膜镀制是固态的膜层材料在真空条件下蒸发或者溅射,经过气相传输,在基片表面沉积成薄膜。相同的薄膜设计,因操作人员、时间、设备、工艺参数等的不同,结果相差甚大。影响薄膜特性的工艺参数非常多,但对于这些工艺参数的测控却非常有限。举例来说,     

氮含量对BCN薄膜力学和摩擦学性能的影响

为获得能在较宽温度范围内工作的BCN薄膜,采用闭合场非平衡磁控溅射法制备出非晶态的BCN薄膜和BC_x薄膜,通过调控N₂流量研究氮含量对薄膜摩擦学和力学性能的影响。结果表明：BCN薄膜的硬度和弹性模量随着N₂流量的增加而降低;在室温至600℃较宽温度范围内,N₂流量小于20 sccm时制备的BCN薄膜具有更平稳的摩擦因数和低的磨损率,具有比BC_x薄膜更好的摩擦学性能。随着N元素的掺杂,BCN薄膜的力学性能降低,但摩擦学性能明显提高,因此通过改变氮含量实现BCN薄膜力学和摩擦学性能合理调控,BCN薄膜有望实现较宽温度范围内的减摩润滑作用。     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

真空紫外辐照对Lumogen薄膜损伤及光学性能的影响

为研究Lumogen(C22H16N2O6)薄膜在真空紫外波段的光致发光特性及辐照损伤,采用热阻蒸发法,以氟化镁为基底制备Lumogen薄膜.使用真空紫外荧光光谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外?可见分光光度计等仪器分别对薄膜的光致发光特性、荧光强度衰减变化、表面形貌、透过率等进行测试与表征....     

分散剂对电泳沉积制备碳纳米管薄膜形貌和场发射性能的影响

采用丙酮、异丙醇、丙酮/无水乙醇混合溶液3种不同的分散剂,利用电泳沉积法在硅基底上制备了碳纳米管(CNTs)薄膜;采用超景深光学显微镜和电子显微镜观察了不同薄膜的表面形貌,并在高真空中对碳纳米管薄膜阴极进行了场发射特性测试。结果表明:以异丙醇作分散剂制备的CNTs薄膜表面均匀连续,场发射性能较好,开启电场和阈值电场分别为0.188V.μm-1和2.8V.μm-1。     

TiO2薄膜电极光电转换性能的影响因素

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备了不同粒径的TiO2薄膜和纳米SnO2/TiO2复合薄膜,将它们与不同对电极进行了光电转换性能测试.结果表明:氧化物薄膜电极经染料敏化、薄膜颗粒细化及薄膜复合化都有利于提高电极的光电转换性能.用汞溴红敏化后,粒径为25 nm的TiO2薄膜的光电转换性能提高了847倍;粒径为25 nm的TiO2薄膜的光电转换性能是粒径为136 nm的TiO2薄膜的5倍;粒径为25 nm的TiO2薄膜经粒径为27 nm的SnO2薄膜复合后,其光电转换性能提高了7.7%.     

涂层方法对薄膜表面形貌的影响

本文通过对各类刀具涂层企业的工业化生产过程中的实际涂层刀具随机取样,采用日本电子JSM-5900扫描电子显微镜方法,观察了不同的薄膜表面形貌状况,并分析了其产生的原因。     

V含量对TaVN薄膜微观结构与摩擦学性能的影响

为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制,利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的 TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN 薄膜为面心立方结构,不同V含量的TaVN薄膜均在（111）晶面呈现择优取向;随着V含量的增加,TaVN 薄膜（111）晶面出现向大角度偏移的现象;不同V含量的TaVN 薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙,膜层与基体间界面清晰,截面呈明显的柱状晶结构;随着V含量的增加,TaVN 薄膜硬度先升高后降低,当TaV靶材中V原子分数为15%时,硬度最高;随着V含量的增加,摩擦因数降低,其原因是在摩擦的过程中,薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli 相氧化物V2O5;随着V含量的增加,TaVN 薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

热处理条件对溅射法制得的InSb薄膜特性的影响

文中从理论和实验分析了热处理条件对溅射法制得的ＩｎＳｂ薄膜特性的影响。热处理温度、时间和升降温速率都对薄膜特性有影响,通过实验得出了最佳的热处理温度、恒温时间和升降温速率。最后讨论了热处理过程中所采用的３种保护膜。     

类金刚石薄膜微观摩擦性能的FFM评价——针尖尺度效应

采用等离子体增强气相沉积制备了类金刚石薄膜，利用原子力显微镜的轻敲模式观察了它们的形貌，并在考虑外加载荷和扫描速度的基础上，用摩擦力显微镜（FFM）对比考察了尖端探针和平头探针对类金刚石薄膜摩擦性能评价的影响。结果表明：类金刚石薄膜的表面粗糙度随基底负偏压的增加而减小；存在于探针和类金刚石薄膜之间的水膜对尖端探针的剪切阻力贡献较大，且尖端探针测得的摩擦力变化趋势受扫描速度影响显著；水膜对平头探针起着不同形式的润滑作用，从而导致平头探针和类金刚石薄膜之间摩擦性能的速度效应存在差异；利用摩擦力显微镜考察类金刚石薄膜的摩擦性能时，存在着明显的针尖尺寸效应。     

压制工艺对石墨膜力学性能的影响

为提高柔性石墨膜的抗拉强度,以2种可膨胀石墨为原料制备了石墨膜,从原料的性质、膨化温度、成型压力、柔性石墨膜的密度、压制工艺等几个方面,分析对柔性石墨膜力学性能的影响,探讨柔性石墨膜的最佳制备工艺。结果表明:柔性石墨膜的抗拉强度随着石墨粒度、膨化温度、成型压力及材料密度的增加而逐渐增大;当选用的可膨胀石墨粒度范围为(-0.425+0.300 mm),膨化温度为1 000℃,成型压力为28 MPa,采用5次压制工艺(压力依次为3、10、16、28、28 MPa),取柔性石墨膜的密度为1.46 g/cm~3时,得到的2种柔性石墨膜的抗拉强度分别为5.68、5.26 MPa,相比优化前大幅提高。     

应用L-MBE方法制备ZnO薄膜的结构和光学特性

用激光分子束外延(Laser Molecular Beam Epitaxy,L-MBE)设备在p型Si(111)衬底上制备了不同衬底温度和不同氧压的ZnO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的结构和形貌进行了分析,用He-Cd激光(325nm)激发的光致发光测试系统对薄膜进行了荧光光谱分析。研究发现,在衬底温度为400℃,氧压1Pa左右所制备的ZnO薄膜表面比较均匀致密,晶粒生长较充分,有较高的结晶质量和发光强度。ZnO薄膜的近带边发射与薄膜的结晶质量和化学配比均有关系。     

类金刚石膜的性质及应用

介绍了类金刚石膜（Diamond—like Carbon films，DLC films）的结构、制备方法和发展现状。综述了DLC膜的机械、电子、光学和医学等性能以及在这些领域中的应用状况。     

类金刚石膜生长特性的分子动力学模拟

类金刚石膜(Diamond-like Carbon,DLC)的沉积过程直接影响着薄膜分子结构,从而决定着最终薄膜的物理化学特性。采用分子动力学模拟的方法,计算了以C原子为沉积物,在50eV和100eV入射能量下制备无氢DLC膜的动力学过程,详细考察了不同生长阶段表面生成膜的生长特性。通过比较,模拟结果观察到并揭示出在一定的入射能量冲击下,基体表面薄膜的一种新的点—链—网成长过程及薄膜形成机制。同时发现,随着入射能量的增加,基底的逃逸原子数亦相应增加,基底原子向表面薄膜的扩散和渗透距离变长,薄膜密度在入射能量较高时,变化数量及趋势基本一致。     

Effect of Molecular Structure on Friction and Wear of Polymer Thin Films Deposited on Si Surface

In this study, the influence of the molecular structure (linear or with bulky side groups) of polymer films covalently attached to Si surface on tribological properties is investigated. Two polymers, PE (polyethylene) and PS (polystyrene), are selected where PE has simple linear molecular structure whereas PS has linear molecular structure but contains bulky benzene groups located at the sides of the linear chain. PE and PS molecules, both with reactive maleic anhydride groups, are chemisorbed onto Si via an intermediate APTMS SAM (3-aminopropyltrimethoxysilane self-assembled monolayer). Water contact angle measurements, AFM (atomic force microscopy), ellipsometry, and XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) are used to identify and characterize the polymer films. Tribological properties are studied using a microtribometer where a 4 mm diameter Si₃N₄ ball is used as the counterface. Among the two polymer films investigated, Si/APTMS/PE has shown very low coefficient of friction (0.08) and high wear life (∼4,400 cycles) than those of Si/APTMS/PS. Surprisingly, Si/APTMS/PS did not show any improvement in tribological properties when compared to that of bare Si. The present study proves that the polymer with linear molecular structure without the bulky side groups show good tribological properties even when it is coated as a thin film and hence such polymers can be used as thin-films for reducing friction and wear of substrates such as Si or other materials.     

磁控溅射制备高聚物基TiO2-CeO2复合薄膜的组织和性能

采用磁控溅射技术在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上制备了TiO2-CeO2复合薄膜;用X射线衍射仪、扫描电镜和UV-VIS分光光度计分析了薄膜的相组成、表面微观形貌和透射率.结果表明:溅射态的薄膜为非晶态;经150℃退火12 h后,薄膜表面有锐钛矿相颗粒析出;随着溅射功率的增加,薄膜表面的锐钛矿相颗粒数量明显增多,形状接近球形,在功率为100 W时,尺寸约为120 nm;随着溅射功率的增大,薄膜对紫外和可见光的透射率降低;另外,薄膜表面形貌和透射率也受溅射时间的影响.