氟化非晶碳膜的微结构分析

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,在不同的温度下制备了氟化非晶碳膜.采用原子力显微镜(AFM)、X 射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)等仪器对薄膜微结构进行了表征.研究发现,氟化非晶碳膜微观结构与薄膜生长过程温度控制密切相关,温度升高,膜内键合结构变化,sp2相对含量增加.     

激光脉冲能量对四面体非晶碳薄膜的结构及血液相容性的影响

采用脉冲激光方法制备了sp3/sp2不同比率的四面体非晶碳薄膜.利用拉曼光谱、紫外可见光谱等材料表征方法, 研究了脉冲激光能量对四面体非晶碳薄膜的微结构及血液相容性的影响.结果表明:脉冲激光能量显著影响四面体非晶碳薄膜中sp3/sp2的比率,调控单脉冲激光能量范围为150～250mJ,可使薄膜的光学带隙从1.41～2.44eV发生变化.血小板粘附实验和动态凝血实验表明制得的薄膜具有优良的血液相容性.分析了四面体非晶碳薄膜的抗凝血机理.     

稀土铈掺杂的非晶碳薄膜的微结构及其抗凝血性能的影响

采用射频磁控溅射方法制备了稀土元素铈掺杂的非晶碳薄膜．通过改变稀土铈的掺杂量，利用拉曼光谱，紫外可见光谱等方法，研究了稀土元素铈掺杂的非晶碳薄膜的微结构、成分、形貌及亲水性的影响。结果表明：在非晶碳薄膜中掺入稀土元素铈后，薄膜中sp^3／sp^2的比率显著发生变化，薄膜的疏水性明显提高。血小板粘附实验表明掺杂稀土铈有利于改变非晶碳薄膜的抗凝血性能，适当的掺杂量能使薄膜的血液相容性得到优化。分析了稀土元素铈对材料的血容性能的影响机制．     

CF4,CH4制备氟化非晶碳薄膜工艺研究

以CF4和CH4为源气体,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备了不同工艺条件下的氟化非晶碳(a-C∶F)薄膜.发现薄膜的沉积速率和射频功率几乎成正比关系,薄膜中氟的存在是导致薄膜具有紫外吸收特性的根本原因;用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析可知薄膜中有C-F基团的存在,使得薄膜的介电常数降低;合理控制沉积条件,可获得理想的电介质薄膜.     

太阳电池用非晶碳薄膜在黑硅衬底上的生长

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表征了非晶碳薄膜的结构和形貌特征.结果表明,在650℃时随着CH4流量的逐渐增加,在平整的非晶碳薄膜上C-C的sp2相团簇颗粒的直径逐渐变大.AFM测试结果显示,非晶碳薄膜表面的平均粗糙度(Ra)为0.494nm.     

氟化非晶碳膜结构的Raman和FTIR研究

利用反应射频磁控溅射法,以单晶Si片为衬底,在不同功率下制备了氟化非晶碳膜样品,并进行了不同温度的退火处理。采用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜对样品的结构进行了表征。通过谱线Lorentzian分峰拟合方法,分析比较了不同功率下制备的氟化非晶碳膜sp杂化结构,得到了薄膜生长过程功率控制与结构的关系,功率增大、退火温度升高,膜内sp2相对含量增加。退火温度达到350℃时,薄膜中石墨结构明显增加。     

PMMA基底含氢非晶碳膜的结构和摩擦学性能

分别用磁控溅射和等离子体增强化学气相沉积方法在PMMA基底上沉积硅膜和含氢非晶碳(a-C:H)膜.用氩离子溅射硅靶制备硅膜,以甲烷和氢气为反应气体在不同自偏压下制备非晶碳膜.分别用原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外拉曼光谱表征薄膜的形貌和结构,并分别用纳米压痕仪和栓盘摩擦磨损试验机测试其机械和摩擦学性能.结果表明,沉积碳膜的PMMA基底呈现出高硬度、低摩擦系数和低磨损率的特性.碳膜的显微结构、机械和摩擦学特性均显著依赖薄膜沉积过程中使用的自偏压,其摩擦系数和磨损率与其硬度和sp3含量密切相关.     

不同厚度四面体非晶碳薄膜的拉曼表征和内应力

为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律，进而确定应力与拉曼光谱之间的关系，采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P（100）单晶抛光硅衬底上制备了从3nm～350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜。利用表面轮廓仪和原子力显微镜测试膜厚，表面轮廓仪确定曲率半径并计算薄膜应力，共聚焦拉曼光谱表征薄膜的结构细节。实验发现，随着膜厚的增加，四面体非晶碳薄膜的应力持续下降，当膜厚超过30nlll时，应力的下降趋势变得平缓，并保持在小于5GPa的较低水平。随着膜厚的增加，可见光拉曼光谱中衬底硅的一阶和二阶谱峰强度逐渐降低，在50nm～80nm膜厚范围，半高宽最窄，峰强最高，能够最有效地获得拉曼结构信息。随着膜厚的增加和应力的下降，非晶碳一阶谱峰的峰位表现为逐渐向低频偏移。     

非晶碳膜的表面润湿性对生物相容性的影响

采用等离子体注入沉积方法(PⅢ-D),混合通入C2H2、Ar或N2,制备了具有不同表面润湿性的非晶碳薄膜a-CH和掺N非晶碳薄膜a-CNH.采用Raman及XPS方法对薄膜的结构进行了分析,采用血小板黏附实验评价薄膜的抗凝血性能,采用材料表面的内皮细胞培养,对材料的细胞毒性以及生物相容性进行评价.结果表明非晶碳膜的生物相容性的提高与其表面的润湿性的变化密切相关,可通过掺杂特定的元素,增加a-CH薄膜表面张力的极性倾向,提高非晶碳膜的亲水性,来进一步改进a-CH薄膜的生物相容性,特别是血液相容性.     

非晶碳膜中sp2和sp3相的检测方法

非晶碳薄膜由sp2和sp3杂化的碳原子组成.sp2和sp3碳原子的比例是决定非晶碳膜的结构和性能的重要参数.如何定量或定性地分析碳薄膜中sp2和sp3碳的含量一直是十分重要的问题.目前用来测定sp2和sp3碳及其比例的实验方法有13C核磁共振谱(NMR)、电子能量损失谱(EELS)、X射线光电子能谱(XPS)、椭圆偏振谱、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等.综述了这些测定方法及其特点.     

非晶CN薄膜的制备及性质

采用磁过滤真空溅射离子沉积技术制备了一组非晶ＣＮ薄膜，利用红外光谱，紫外－可见吸收光谱和电导测量研究了其光学和电学性质，用Ｘ射线光电子能谱确定膜中Ｎ的原子百分比，结果表明ａ－ＣＮ膜有２２００，１５００和１３５０ｃｍ＾－１三个吸收带，表明Ｃ和Ｎ是以化学共价键形式结合的。这种膜有较宽的光能隙４．１４ｅＶ，极代的电导率１０＾－１５（Ω．ｃｍ）＾－１，膜中Ｎ原子百分比最大为４７％。     

Cu—Ge 非晶薄膜的形成与晶化研究

采用液氮冷却基片的气相沉积法,制备了 Cu-Ge 非晶薄膜。电阻测量及 TEM 形貌、电子衍射等分析表明,非晶态合金的形成能力及稳定性与成分密切相关。对 Cu_(100-x)Ge_x 合金膜,在x<25成分区,形成的非晶态稳定性差,晶化初期出现 fcc 结构的亚稳晶相;在 x>25成分区,有较高稳定性的非晶相形成,晶化后形成 Cu_3Ge 相。用合金化化学键效应观点解释了非晶态的形成、结构及结构转变行为。     

高氢稀释硅烷加乙烯法制备纳米硅碳薄膜

在等离子体化学气相沉积系统（PECVD）中，使用高氢稀释硅烷（SiH_4）加乙烯（C_2H_4）为反应气氛制备了纳米硅碳（nc-SiC_x：H）薄膜。随着（C_2H_4＋SiH_4）／H_2（X_g）从2％增加到5％时，由于H蚀刻效应的减弱，薄膜的晶态率从48％下降到8％，平均晶粒尺寸在3．5～10nm。当X_g≥6％时，生成薄膜为非晶硅碳（a-SiC_x：H）薄膜。nc－SiC~x：H薄膜的电学性质具有与薄膜的晶态率紧密相关的逾渗行为。本文将对nc－SiC_x：H薄膜的生长机制和晶化机制进行较详细讨论。     

非晶含氟聚合物薄膜的热稳定性

以TefonAF1600为原料，用旋涂法制备了非晶含氟聚合物（AF）薄膜，通过扫描电镜（SEM），傅立叶转换红外（FTIR）光谱和X射线光电子（XPS）光谱等手段对热退火前后的薄膜进行了表征，所得薄膜具有无针孔，较光滑和平整的表面，300℃退火后薄膜表面的均匀性进一步改善，AF薄膜的300℃以下具有良好的热稳定性，在400℃退火后CF3吸收峰强度稍有降低，在400℃退火后，其所含的CF3键合构型显著降低，CF2，CF等其它构型没有明显的变化，由于CF3基团的分解有少量无定型碳生成。     

类金刚石碳膜的复合硬度与本征硬度的研究

在综述现有的测量薄膜（涂层）材料本征硬度方法及模型的基础上，采用超显微硬度仪对不同基体经不同工艺条件沉积的类金刚石碳昨合硬度进行了测量，并借助有限元模型得到的经验公式对测量数据进行拟合处理，得出了各种类金刚石碳膜的本征硬度。硬质合金基体上类金刚石膜本度为０２ＧＰａ，硅基体上经不同工艺条件沉积的类金刚石碳膜本征硬度在２０－３０ＧＰａ范围。在对膜／基得合体系进行Ｍｅｙｅｒ定律修正的基础上，首次提出了一     

类金刚石碳膜的红外特性研究

用射频等离子体方法分解甲烷，在Ge片上制备了类金刚石碳（DLC）膜。该膜折射率在2左右，具有较好的增透作用。双面镀DLC膜系统的红外透射比，随膜厚不同，其极大值在3．8～10．6μm范围内，在10．6μm处红外透射比达94．5％、镀制在直径为100mmGe基片上的DLC／Ge／DLC膜系、在10．6μm处，膜片中心的红外透射比为93．9％，距中心不同距离的5个点的红外透射比为91．1％，该膜系具有非常好的均匀性和红外增透性。通过计算获得了DLC膜的光学吸收系数曲线，该膜在3．8μm附近吸收系数为10cm-1；在10．6μm处吸收系数为600cm-1，并对该吸收曲线进行了讨论。     

非晶碳氢薄膜完全抑制网络结构研究

利用完全抑制网络结构（ＦＣＮ）对氢化非晶碳（ａ － Ｃ∶Ｈ）膜组成进行模拟计算,得出形成质密ａ－ Ｃ∶Ｈ 膜条件是Ｈ、ＳＰ２ Ｃ和ＳＰ３ Ｃ在其三元相图中应在一个三角形区域内。大量实验数据表明,模拟结果与实验结果相当吻合。在ａ－ Ｃ∶Ｈ 中主要存在氢、四面体碳、乙烯、苯环和双苯等结构,它们相对含量可由公式理论计算得出。     

类金刚石碳膜的结构特性与耐磨性能

采用双离子束增强沉积（IBED）和离子束直接沉积（IBD）技术，在CHn 能量为200~550eV和3～25keV范围内沉积的类金刚石薄膜具有光滑平坦的表面和非晶结构。X光电子谱和Raman光谱分析、以及显微硬度测量的结果表明，随着轰击离子能量的降低，薄膜的金刚石特性增强；在200～550eV能量范围内制备的DLC膜具有明显的sp3键特征和很高的显微硬度。沉积在GCr15钢上的DLC膜与GCr15钢的摩擦学对比实验表明，DLC膜具有很低的摩擦系数、比磨损率和高的抗磨损指数，这证明采用上述两种方法制备的DLC膜具有优良的抗摩擦磨损性能。     

在镍基板上低温生长纳米碳管膜

纳米碳管在储能材料和场发射材料等方面具有非常广阔的应用前景。在纳米碳管的许多潜在用途中要求纳米碳管直接低温生长在具有导电能力的基板材料上。以镍片为基板材料,利用微波等离子体化学气相沉积法在低温条件下合成了纳米碳管膜。研究表明,高纯度纳米碳管的低温合成取决于氢等离子体对碳源的有效裂解以及在纳米碳管形成初期对碳素物质的刻蚀。同时,随着微波功率的上升,纳米碳管的纯度上升、生长速率加快且形状变得较直。     

离子束混合制备非晶Sm-Fe-Zr合金薄膜

采用离子束混合技术制备非晶Sm—Fe－Zr合金薄膜，在Sin的含量为x＝400，300，200m／g的Sm—Fe多层薄膜中，注入能量为60KeV，剂量为1×1017ion／cm2的Zr＋，研究非晶形成条件及合金薄膜的磁性能．实验发现：三种成分配比的样品在Zr＋注入后磁性能皆发生明显的变化．X＝400mg／g样品没有形成非晶，其主相为SmFe5；x＝300，200mg／g样品形成非晶，且x＝200mg／g样品晶化后形成一个面心结构未知相和α—Fe相