理论分析辉光放电对碳纳米管生长速率的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积 ,在沉积过渡层Ta和催化剂NiFe层的Si衬底上制备了碳纳米管 ,并用扫描电子显微镜研究了它们的形貌。发现辉光放电后 ,碳纳米管的平均长度比无辉光放电时大 ,并且随着负偏压的增大而增大 ,即辉光放电增大了它们的生长速率。结合辉光放电和扩散理论分析了辉光放电对碳纳米管生长速率的影响 ,结果表明在生长碳纳米管的过程中 ,由于辉光放电的产生 ,碳在催化剂中的活度得到增强 ,从而增大了碳纳米管的生长速率。     

辉光放电和压强对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si村底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研完了它们的生长和结构，结果表明辉光放电和压强对其生长和结构有极大的影响。若无辉光放电产生，碳纳米管是弯曲的，有辉光放电时，碳纳米管是准直的。当压强较大时，准直碳纳米管较容易生长，并且随着压强的减小，其平均直径减小和平均长度增大。但压强为5Pa时，准直碳纳米管却不能够生长。最后，分析和讨论了辉光放电和压强对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

沉积条件对CVD碳纤维生长的影响

用CH4、H2或包含NH3的混合气体为反应气体,利用负偏压增强热丝化学气相沉积方法在沉积有过渡层(Ta或Ti)和催化剂层(NiFe)的Si衬底上制备碳纤维,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构,结果发现不同的沉积条件对碳纤维的生长和结构有很大的影响。在无辉光放电的条件下,衬底温度较低时碳纳米管或纤维生长困难;提高衬底温度,能够弯曲生长;在辉光放电的条件下,则呈现定向生长的特点。     

负偏压在碳纳米管生长过程中的作用研究

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFc的Si衬底上制备得到了碳纳米管.研究发现,负偏压对NiFe层的裂解和碳纳米管的生长都有很大的影响.本文详细分析和讨论了负偏压在碳纳米管生长过程中的作用.     

真空度对碳纳米管生长过程的影响

利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si衬底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构，结果表明真空度对其生长和结构有较大的影响。当真空度为4000Pa和2000Pa时，准直碳纳米管较容易生长，并且真空度为2000Pa时生长的碳纳米管平均长度大于真空度为4000Pa时碳纳米管的平均长度。但真空度为667Pa时碳纳米管生长困难。根据热力学和辉光放电理论，分析了真空度对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

负衬底偏压对碳纳米管生长的影响

利用负衬底偏压增强热灯丝化学气相沉系统制备了碳纳米管，用扫描电子显微镜研究了碳纳米管的生长，结果表明碳纳米管的生长随着负衬底偏压的增大先增强，然后减弱，并且出现了部分准直的碳纳米管，分析和讨论了负衬底偏压对碳纳米管生长的影响。     

射频—直流等离子体增强化学气相沉积设备的研制

综合利用射频和直流辉光放电的特点研制成功射频－直流等离子化学气相沉积设备。成功地用该设备制备出类金刚石薄膜。类金钢石薄膜的沉积速率随极板负偏压、气体工作压力的增加而增大。     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

极板负偏压对类金刚石薄膜性质的影响

用射频－直流辉光放电系统制备类金刚石薄膜，研究了极板负偏压（Ｖ）对类金刚薄膜性质的影响。结果表明，类金刚石薄膜的性质明显依赖于极板负偏压，在所研究的范围（－３００－９００Ｖ）内，随Ｖ绝对值的增加，薄膜的折射率，消光系数，生长速率，及硬度增加，电阻率下降，Ｖ的变化使膜中Ｈ一及ｓｐ＾３／ｓｐ＾２的比例发生变化，从而使膜的性质发生变化。     

负偏压增强金刚石膜与衬底结合强度的理论研究

由于金刚石与Si有较大的晶格失配度和表面能差,利用化学气相沉积(CVD)制备金刚石膜时,金刚石在镜面光滑的Si表面上成核率非常低.而负衬底偏压能够提高金刚石在镜面光滑的Si表面上的成核率,表明金刚石核与Si表面的结合力也得到增强.利用负偏压增强CVD系统制备金刚石膜时,气体辉光放电产生的离子对Si表面轰击,使得Si衬底表面产生了微缺陷(凹坑),增大了金刚石膜与Si衬底的结合面积.本工作主要从理论上研究离子轰击对金刚石膜与Si衬底结合力的影响.     

负偏压对多弧离子镀TiN薄膜结构和沉积速率的影响

采用多弧离子镀设备在抛光后的高速钢表面沉积TiN薄膜,在其他参数不变的情况下,着重考察偏压对薄膜的沉积速率的影响.实验结果表明,随着负偏压的增加,沉积速率不断增加,但在负偏压达到一定值后,沉积速率又随偏压增大而减小.     

N2对碳纳米管生长和结构的影响

用热丝化学气相沉积制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的结构.结果表明,用CH4和H2为反应气体制备的碳纳米管是弯曲和中空的,它们的直径较大,生长速率较低;在反应气体中加入N2气后,碳纳米管的平均直径减小,生长速率增大,它们是准直的和竹节型的.分析和讨论了N2对碳纳米管生长和结构的影响.     

氨气等离子体下游区合成碳纳米管的研究

利用介质阻挡放电等离子体化学气相沉积技术，在蒸镀有13nm Ni催化剂层的Si基材上，以CH4为碳源，H2与NH3的混和物为刻蚀和稀释气体，在630和750℃的不同温度条件下合成碳纳米管。实验研究了不同氨气比例条件下碳纳米管的生长情况，并给出了合成碳纳米管的最佳氨气含量区间,SEM和TEM测试发现，所合成的碳纳米管具有竹节型结构，Ni催化剂形貌表明碳纳米管生长符合顶端机制,实验还发现氨气含量对碳纳米管的生长影响很大，并对其原因进行了初步的分析．     

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。     

热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响

研究了在热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中，热阴极辉光放电特性与金刚石膜沉积工艺的关系．结果表明，适当的阴极温度是保证大电流、高气压辉光放电的必要条件．阴极的温度影响辉光放电阴极位降区的放电性质．金刚石膜的沉积速率随着气体压力(16～20kPa)的升高而上升，在18.6kPa左右出现最高值，而阳极位降区电场强度的降低使膜品质下降．放电电流(8～12A)对沉积速率的影响与气体压力的影响具有相似的规律．     

偏压对电弧离子沉积锆膜性能的影响

为研究偏压对通过电弧离子沉积法沉积的锆膜性能的影响,并探究锆膜在不同存储条件下的氧化程度,通过调整沉积过程偏压的大小以及占空比制备多组试样,利用扫描电子显微镜、X射线测厚仪、X射线衍射仪以及纳米划痕仪对薄膜的表面形貌、沉积速率、薄膜结构、膜基结合力进行了研究。并利用X射线光电子能谱测试了锆膜在不同存储状态下的氧化程度。结果表明,偏压的增大会提升膜层表面光洁度。但因高能粒子反溅射作用的增强,会降低薄膜的沉积速率。同时,膜基结合力随着偏压的增大有升高的趋势,且膜层的(100)晶面择优趋势会逐渐减小。另外,偏压占空比的增加也会导致沉积速率下降。锆膜表面的氧化层厚度随着时长会逐渐增大,且膜层在大气中暴露一天的氧化程度比真空存储(10^-5 Pa)半年严重。     

辉光放电气相沉积氮化钛薄膜

本文叙述了辉光放电气相沉积氮化钛薄膜的工艺。它具有物理气相沉积与化学气相沉积的综合特点。在此工艺中,辉光放电作为化学反应和沉积的介质,通过等离子体的激活作用,可在低气压下直流辉光放电的工件(阴极)表面上获得化合物薄膜。已在工艺实验中,工件表面上沉积了致密的氮化钛涂层。此工艺的沉积温度低、沉积速率较高。     

偏压对活性屏离子渗氮工艺的影响

通过对40C钢进行活性屏离子渗氮处理,研究了在活性屏离子渗氮工艺过程中工件所加的偏压对渗氮层的影响.试验结果表明,在不加偏压或偏压较低的情况下,对距离活性屏较近的工件,其表面有一定厚度的渗氮层形成,硬度提高;而距离活性屏较远的工件,其表面几乎没有渗氮层的形成,但当增大偏压至400～450 V时,工件表面产生弱的辉光放电...     

脉冲偏压下沉积的立方氮化硼膜的断面结构研究

采用自行研制的磁增强活性反应离子镀系统，在脉冲偏压条件下成功地合成了高品质立方氮化硼（c-BN）薄膜。用傅立叶变换红外谱（FTIR）分析沉积膜的相结构，用透射电镜（TEM）及高分辨率透射电镜（HRTEM）分析膜的断面结构。FTIR结果表明：c-BN的纯度强烈地受基片负偏压 的影响，当基片负偏压为155V，c-BN膜的纯度高达90%以上，TEM及HRTEM对膜的断面结构分析表明，在膜与基片的界面处存在很薄的非晶氮化硼和六万氮化硼（h-BN）层，h-BN（0002）晶面垂直于基片段面，在界面层之上生长着单相c-BN层。     

活化和氮掺杂炭层包覆碳纳米管载铂催化剂电催化性能研究

利用化学浸渍还原法,以原始和混酸活化碳纳米管,及聚苯胺改性制备的氮掺杂炭层包覆碳纳米管为载体,制备上述碳纳米管负载铂催化剂,研究比较它们作为质子交换膜燃料电池催化剂的电催化性能。透射电镜观察表明,以混酸活化碳纳米管为载体一定程度改善了铂粒子在碳管上的沉积形态和分散性,沉积的铂粒子大小约5~8nm,但铂粒子仍存在较明显的团聚现象;而因聚苯胺改性碳纳米管外层为均匀氮掺杂炭层,铂粒子能均匀分散沉积于氮掺杂层表面,其平均粒径约为2~4nm。电化学分析表明,混酸活化和氮掺杂炭层包覆碳纳米管都能够改善负载催化剂的电催化活性,尤其氮掺杂炭层包覆碳纳米管负载铂催化剂不仅具有最高氧还原活性,其负载催化剂同时展现了良好的循环稳定性。