基体负的低偏压对氟化非晶态碳膜结构及性能的影响

为了研究基体负的低偏压Vb对氟化非晶态碳膜的结构、纳米硬度和疏水性能的影响,采用等离子体浸没与离子注入装置,CF4和CH4作为气源,在不同的基体偏压下制备了一系列氟化非晶态碳膜.使用XPS、ATR-FTIR和Raman谱对其成份和结构进行了表征.薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量,采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.XPS和FTIR结果表明薄膜中存在C-CF、C-Fx基团.Raman谱结果表明:随着基体偏压的增加,薄膜从类聚合物状结构逐渐转变为类金刚石结构,薄膜的硬度逐渐增加.接触角测量结果表明:在低偏压范围内,单纯地依靠调节偏压并不能显著地提高薄膜的疏水性能.     

阴极真空弧源沉积氟化类金刚石薄膜的结构与性能研究

采用脉冲磁过滤阴极真空弧源沉积系统(FCVA)在单晶硅基片上制备了含氟量不同的一系列氟化类金刚石膜(a-C:F).重点研究了氟掺杂对非晶态碳基薄膜结构、机械性能和疏水性能的影响.薄膜的成分和结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)和激光拉曼光谱(Raman)进行了表征,薄膜表面形貌和粗糙度采用原子力显微镜(AFM)进行了分析.使用纳米压痕仪测量了薄膜硬度,纳米划痕仪测量了膜基结合力.采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.结果表明,随着CF4流量的逐渐增加,薄膜的氟化程度逐渐增强,膜中最大氟含量达45.6 at%;薄膜呈典型的类金刚石状结构,但薄膜的无序化程度增强;由于-CFn+的刻蚀,薄膜表面更加致密化、粗糙度逐渐减小.薄膜的机械性能良好,硬度在12GPa以上.薄膜的疏水性能得到增强,与双蒸水之间的最大接触角达106°,接近于聚四氟乙烯(PTFE,110°).     

基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。     

ECR-CVD沉积a-C:F薄膜

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR－CVD）技术,用苯和三氟甲烷混合气体,制备了氟化非晶碳膜（a-C:F)。用红外吸收光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析了a-C:F薄膜的结构。FTIR结果表明,氟主要以C－F,CF2的形式成键形成a-C:F薄膜,XPS结果进一步证明a-C:F膜中存在C－F,CF2键,获得了与FTIR相一致的结果。     

常压化学气相沉积方法制备非晶硅薄膜及其光致发光性能研究

使用改进的常压化学气相沉积(APCVD)系统制备了非晶硅薄膜,测量了样品的光致发光特性,使用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS)谱测量了薄膜的微结构特征.样品在523 nm出现发光峰,Raman光谱和XPS谱表明制备的薄膜结构中存在富氧相和富硅相的分相现象,分析认为相界面的存在是产生发光的原因.Raman光谱分峰结果表明薄膜中存在纳米晶粒.     

磁控溅射掺碳TiB2薄膜的Raman光谱与摩擦行为

采用磁控溅射技术,使用SiC薄膜和Ti膜作为中间层在Cr12MoV钢表面制备掺碳TiB2(TiB2-C)薄膜,研究掺碳TiB2薄膜的Raman光谱、纳米压痕和摩擦行为。结果表明:溅射功率过高或过低都不利于掺入的C元素在薄膜中以DLC形式存在;C元素掺杂降低了TiB2薄膜的纳米硬度和弹性模量;以DLC形式存在的掺入的C能有效降低室温干摩擦(Si3N4球对摩件)条件下TiB2薄膜的摩擦因数。     

辅助气体组成对类金刚石薄膜结构和性能的影响

分别以氩气-甲烷、氩气-乙炔为辅助气体,高纯石墨为靶材,利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备了类金刚石薄膜.采用Raman光谱、X射线光电子能谱、纳米压痕测试仪、原子力显微镜对所制备类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌进行了分析.Raman光谱和X射线光电子能谱测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜中sp3杂化键的含量比以氩气-乙炔为辅助气体制备的类金刚石薄膜的高.纳米压痕测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的纳米硬度比以氩气-乙炔为辅助气体的高.原子力显微镜测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的RMS表面粗糙度比以氩气-乙炔为辅助气体的低.以上结果说明辅助气体组成对类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌有较大的影响.     

直流负偏压对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱、红外光谱、表面轮廓仪和纳米压痕仪考察了直流负偏压对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、沉积速率和硬度等性能的影响。结果表明：无直流负偏压条件下，薄膜呈现有机类聚合结构，具有较低的SP3含量和硬度；叠加上直流负偏压后，薄膜具有典型的类金刚石结构特征，SP3含量和硬度得到了显著的提高；但随着直流负偏压的升高，薄膜的沉积速率和H含量逐渐降低，而SP3含量和硬度在直流负偏压为200V时出现最大值，此后逐渐降低。     

射频磁控溅射法制备TiSiCN纳米复合膜的微观结构和力学性能研究

采用射频磁控溅射工艺在Si基底上制备TiSiCN纳米复合膜,固定靶材中的Ti含量,通过改变Si和C的含量比沉积得到一系列薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和纳米压痕仪研究了不同Si/C含量比对TiSiCN纳米复合膜的微观结构和力学性能的影响。结果表明,Si/C含量比对TiSiCN纳米复合膜的微观结构和硬度具有显著影响,当Si/C含量比为Si2C2时制得薄膜的微观结构为晶化的界面相(SiNx+C)与其包裹的TiN纳米晶粒共格外延生长,薄膜硬度达到最高值46GPa。     

电化学沉积DLC膜及其表征

采用电化学沉积方法，甲醇有机溶剂作碳源，在直流电源作用下在单晶硅表面沉积得到碳薄膜。薄膜不溶于苯、丙酮等有机溶剂，具有较高的硬度(16GPa左右)，用AFM、Raman和FTIR分析手段对该薄膜表面形貌和结构进行表征，Raman和FTIR结果表明电化学沉积得到的是含氢的类金刚石碳薄膜。通过研究样品薄膜的XPS和XAES谱图特征，进一步证实薄膜是DLC薄膜，并用线性插入法估算出样品薄膜中SP^3的相对含量为60％，同时推测了电化学沉积DLC薄膜的生长机理。