磁过滤阴极弧制备四面体非晶碳膜热稳定性研究

为研究磁过滤阴极弧制备的四面体非晶碳(tetrahedral amorphous carbon, ta-C)膜在自然环境中使用的热稳定性, 将ta-C膜在空气中退火3h, 退火温度分别为200、400和500℃. 用XPS和Raman谱对膜的微观结构进行表征. 结果表明, 在400及400℃以下退火, XPS谱C1_s峰和Raman谱都没有明显变化. 当退火温度为500℃时, C1_s峰峰形仍然没有变化; Raman峰I_D/I _G增大, G峰峰位未变, 峰的对称性变好. 分析显示膜中石墨颗粒长大, 但没有发生石墨化. 说明磁过滤阴极弧制备的ta-C膜因不含氢和结构致密而表现出良好的热稳定性. 另外, 在退火温度为500℃时, 样品边缘已经氧化挥发.     

磁过滤阴极真空弧沉积法制备TiAlN薄膜的研究

采用磁过滤阴极真空弧沉积技术在不同的真空室压强（N2流量）状态下制备TiAlN薄膜，讨论了N2流量对TiAlN薄膜各项性能的影响。并对薄膜的成分、结构和性能进行了测试。测试结果表明：获得薄膜较好，真空室压强对薄膜的厚度、摩擦系数和纳米硬度都有着重要的影响。     

磁过滤阴极真空弧沉积装置研究中的等效电路方法

提出了模拟磁过滤阴极真空弧放电等离子体沉积装置阴极弧放电过程的等效电路，并用此电路定性研究了各参数对弧放电的影响，结果同实验符合的很好。     

磁过滤阴极真空弧沉积装置研究中的等效电路方法

提出了模拟磁过滤阴极真空弧放电等离子体沉积装置阴极弧放电过程的等效电路 ,并用此电路定性研究了各参数对弧放电的影响 ,结果同实验符合的很好     

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°).     

真空阴极弧离子镀类金刚石碳（DLC）膜的碳弧稳定性研究

选用氩气、氩气加氢气、氩气加乙炔等气体作为介质，石墨作为靶材进行真空阴极弧离子镀来制备类金刚石碳膜。石墨电弧有其独特的电弧特性曲线，不同气体介质对碳弧特性的影响不同，磁场的大小对电弧的稳定性有很大作用，碳弧下基片偏流随电弧电压的增加而减小，试验得到表面光滑的类金刚石碳（DLC）膜，对膜的表面进行了SEM分析。     

脉冲磁过滤阴极弧等离子体制备四面体非晶碳膜

介绍了脉冲磁过滤阴极电弧法制备四面体非晶碳膜(tetrahedral amorphous carbon即ta-C),并对制得的薄膜表面形貌、硬度、电阻等进行了测试.结果表明,脉冲磁过滤阴极电弧法制备的ta-C膜有优良的性能.拉曼光谱分析显示,制得的薄膜为非晶结构,有明显的sp3结构特征,符合ta-C膜的特征峰.     

磁过滤真空弧等离子体钛沉积膜的XPS研究

通过磁过滤真空弧等离子体沉积技术,在单晶Si和H13钢衬底上生长一层Ti沉积膜,利用扫描电镜,X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对膜层进行了测量和分析,结果表明,加上磁过滤器的没积膜表面平整光洁,无“液滴”出现,在靶室真空度不高的情况下,膜层中的Ti以TiO的形成存在,并且TiO晶粒沿＜110＞方向择优取向,膜层表面的TiO进一步与大气中氧发生反应形成的TiO2.     

真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究

建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时,阴极斑点的受力模型,分析了影响电弧运动的因素,改进了圆形平面靶侧面形状,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度。     

真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究

建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时 ,阴极斑点的受力模型 ,分析了影响电弧运动的因素 ,改进了圆形平面靶侧面形状 ,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度     

磁过滤真空弧源沉积C/C多层复合膜的结构和力学性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在不锈钢基体表面制备了C/C多层复合膜,通过X射线光电子能谱、Raman光谱对薄膜的结构进行表征;C/C多层膜大气下的摩擦损性能在销盘式摩擦磨损试验机上进行;用洛氏压痕法研究了薄膜与基体的结合强度.结果表明：C/C多层复合膜为类金刚石结构.它与SiC球大气下的摩擦系数为0.10左右,其摩损性能由于多层膜的引入而显著提高.Ti过渡层的引入显著提高了膜基结合力.     

Influence of Bias on the Properties of Carbon Nitride Films Prepared by Vacuum Cathodic Arc Method

Carbon nitride films have been synthesized in a wide range of biases from 0 to -900 V by vacuum cathodic arc method. The N content was about 12.0-22.0 at. pct. Upon increasing the biases from 0 to -100 V, the N content increased from 15.0 to 22.0 at. pct which could be attributed to the knot-on effect. While the further increasing biases led to the gradual falling of the N content to 12.0 at. pct at -900 V due to the enhancement of the sputtering effect. Below -200 V, with the increasing biases the sp2C fraction in the films decreased, as a result of vvhich the I(D)/I(G) fell in the Raman spectra and the sp peaks also showed the decreasing tendency relative to the s peaks in the VBXPS (valence band X-ray photoelectron spectroscopy). While above -200 V, the sp2C fraction increased and the films became graphitinized gradually, accompanying which the I(D)/I(G) rose from -200 V to -300 V and the Raman spectra even shovved the graphite characteristic above -300 V and the sp peaks rose again relative to the s     

脉冲真空弧源沉积类金刚石薄膜耐磨特性研究

本文利用脉冲真空弧源沉积技术在Cr17Ni14Cu4不锈钢和Si(100)基体上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究在不同基体偏压下,DLC薄膜的结构与性能.采用拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)研究DLC薄膜的原子结合状态,利用CSEM销盘摩擦磨损试验机研究其耐磨性,利用HXD1000B显微硬度仪测试其显微硬度,并采用压痕法评价其结合力.研究结果表明:DLC薄膜与基体结合牢固.随着基体偏压的提高,DLC薄膜内sp3键含量增大,薄膜硬度提高.Cr17Ni14Cu4不锈钢表面沉积DLC薄膜后,耐磨性大幅度提高,本文探讨了DLC薄膜的耐磨机理.     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的特性

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积出非晶的类金刚石薄膜。薄膜的折射率为 2 8左右 ;沉积速率与主回路电压以及脉冲频率有关 ;膜层致密 ,但薄膜表面不光滑 ;薄膜电阻率接近 1× 10 10 Ω·cm数量级 ;薄膜的硬度及附着力与基底温度、主回路电压以及脉冲频率密切相关 ;薄膜中存在强的内应力 ,内应力是影响膜层附着力的主要因素。     

Microstructure and Tribological Behavior of Stripe Patterned TiN Film Prepared with Filtered Cathodic Vacuum Arc Deposition (FCVAD)

This paper describes an experimental investigation into the influence of the stripe interspace and applied load on the tribological behavior of stripe patterned TiN films. The stripe patterned TiN films are deposited on an H13 steel surface by masked deposition with the filtered cathodic vacuum arc discharge (FCVAD) technique. The surface micro morphology, chemical composition, crystal structure, and mechanical properties of the films is characterized using 3D white light interferometry, scanning electron microscopy (SEM), X‐ray diffractometry (XRD), and a nano‐indentation tester, respectively. The tribological performance of patterned TiN is measured using a UMT‐5 tribometer, and the friction and wear mechanisms are analyzed, compared with that of the full TiN film and H13 steel substrate. The results show that the stripe patterned TiN films has better tribological properties than the full TiN film. These results are attributed to the synergistic effect between the surface pattern and the TiN film. The stripe interspace and the applied load has a more significant effect on the wear rate of the stripe patterned TiN films than the coefficient of friction of their friction pairs. A further study, however, is needed to analyze the relationship between the applied load and the wear rates of the stripe patterned TiN films.

     

FCVA法沉积的超薄类金刚石薄膜的结构与热稳定性

采用FCVA方法沉积了厚度分别为2nm、5nm、10nm和30nm的类金刚石薄膜.在氩气保护下对类金刚石薄膜进行了180、300、400和600℃,保温6h的退火处理.用Raman光谱和宽光谱变角度椭偏仪研究了DLC薄膜的结构和热稳定性.实验结果表明,随着薄膜厚度增大,FCVA法沉积的DLC薄膜中的sp3键含量增加,薄膜热稳定性逐渐改善.当DLC薄膜的厚度为30nm时,薄膜中的sp3键含量达到最高值,薄膜具有最好的热稳定性.当退火温度为600℃时,厚度为2nm和5nm的DLC薄膜结构由非晶态转变为微晶态;厚度为10nm和30nm的DLC薄膜结构发生转变但仍保持非晶态.随着退火温度的升高,各个厚度的DLC薄膜的光学带隙Eg均先增大后减小.