射频等离子体制备类金刚石薄膜及其表征

采用射频等离子体技术,以CH4和H2为反应气体,在单晶硅片和载玻玻璃片上成功制备出了高质量的类金刚石薄膜.采用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱、红外光谱、显微硬度计表征了类金刚石薄膜的表面形貌、微观结构、光学性能和复合硬度.结果表明,制备出的类金刚石薄膜表面十分平整光滑,表面粗糙度极低,平均粗糙度Ra为0.492 nm;薄膜中含有sp2,sp3杂化键,具有典型的类金刚石结构特征;光学透过率比较高,薄膜的复合硬度可以高达507.3 kgf/cm2.     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜

采用射频磁控溅射法在Si和Ti合金基体上沉积出类金刚石(DLC)薄膜.利用拉曼光谱仪、划痕仪和扫描电子显微镜分析了DLC薄膜的结构、膜基附着力和表面形貌.结果表明:射频磁控溅射法能够制备出表面平整、结构致密的DLC薄膜;同时基体材料的不同不会影响DLC薄膜的键合结构,Si基体上涂层附着力为30N,Ti基体上膜基结合力大于40 N.     

类金刚石薄膜制备及其结构和抗凝血研究

采用240 nm KrF脉冲激光沉积方法,在Si(100)衬底上制备类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱研究薄膜键结构及光学性质,用血小板黏附实验研究薄膜的抗凝血性能及脉冲重复频率影响.结果表明,脉冲激光沉积制备的类金刚石薄膜sp3 C含量高,且抗凝血性能佳,脉冲重复频率增大使入射碳离子能量增加,薄膜的sp3键成分先升后降,在脉冲重复频率为50 Hz时达到最大值;类金刚石薄膜的sp3键成分影响其抗凝血性能,sp3键成分越高,其抗凝血性能越好.     

基于拉曼光谱的类金刚石薄膜的热稳定性研究

利用阴极真空弧放电设备制备了表面光滑的类金刚石薄膜材料,通过多波长激发的拉曼光谱研究了不同退火条件下所制薄膜的热稳定性.实验结果表明,在小于400℃的温度处理下,类金刚石薄膜微观结构几乎不发生变化,薄膜处于稳定区;当温度升高至600℃,微观结构开始发生微妙的变化,认为处于亚稳定区;当温度升至800℃甚至1 000℃时,类金刚石薄膜的微观结构发生显著变化,薄膜开始出现石墨化,物理性质不能保持稳定.     

有明显金刚石结构特征的类金刚石薄膜的制备方法

通过分析比较低压化学气相合成金刚石薄膜的大量试验方法及规律，认为非平衡条件下金刚石微晶形核篚具备三个宏观条件：１）馈入足够高的能量；２）衬底表面应形成大的能量梯度；３）气氛中应含超平衡浓度的刻蚀剂，以有效的抑制非金刚石碳相的生长。     

类金刚石薄膜的折射率研究

利用脉冲真空电弧镀方法在硅基底上沉积类金刚石薄膜，研究薄膜折射率和工艺参数以及折射率与薄膜本征硬度的关系，结果表明：无氢类金刚石薄膜的折射率在2．5～2．7之间；不同的工艺参数可以得到不同折射率的薄膜；通过改变工艺条件来制备不同折射率的薄膜，和不同的基底材料的折射率匹配，使其有一定的机械强度。     

在室温下用射频等离子体化学蒸汽沉积法沉积类金刚石薄膜

本文介绍室温下利用100kH_z 频率的等离子体化学蒸汽沉积类金刚石(DLC)薄膜的方法.等离子体形成的气体是氢气(H_2)和甲烷(CH_4)的混合物.实验成功地在不同的衬底上形成了高质量的类金刚石薄膜。利用红外吸收谱分析了薄膜的结构,对高质量薄膜获得的机理也作了探讨.     

类金刚石薄膜在红外光学材料中的应用

用脉冲碳离子源直接在ＮａＣｌ和ＫＢｒ晶体表面镀制了类金刚石薄膜．用红外光谱仪进行测试，晶体两面镀膜后在２５～２０μｍ波长范围内平均透过率达到８４％，最大透过率达９０％．     

星形微波等离子体化学气相沉积装置上类金刚石薄膜的制备

以甲烷、氢气和氧气为反应气体,分别在镜面抛光的单晶硅片和石英玻璃基片上制备了类金刚石薄膜,并用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅立叶红外透射光谱仪等测试方法对薄膜的表面形貌、质量和光学性能进行了表征;通过对类金刚石（DLC）薄膜制备过程中碳源浓度、基片温度等参数的研究,掌握了工艺参数对薄膜性能的影响规律,并在此基础上成功地对薄膜的沉积工艺进行了优化.结果表明,当反应气体中的流量配比为甲烷∶氢气∶氧气=10∶100∶1,腔体压力和基片温度分别为0.5 kPa和400℃,制备出的DLC薄膜表面光滑平整,薄膜中的纳米金刚石特征峰明显,在石英玻璃上沉积的DLC薄膜在3 000～4 000 cm-1波数区间透光率超过80％,达到了光学应用要求.     

电解有机溶液法制备类金刚石薄膜

本文讨论了电解有机溶液法制备类金刚石薄膜，对所得到的类金刚石薄膜的性质进行分析，并提出了初步的沉积机理。     

Ti-Ni合金上镀制类金刚石薄膜研究

利用脉冲真空电弧离子镀技术在Ti-Ni形状记忆合金上成功地镀制了类金刚石薄膜，测试了膜层的电阻率，进行了Raman散射和扫描电镜（SEM）分析，并对两种工艺方法的优劣进行了比较。     

脉冲多弧离子镀沉积类金刚石薄膜的牢固度研究

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基片上沉积类金刚石薄膜．分析了类金刚石薄膜的牢固度与各种工艺条件的关系．实验结果表明：基片的清洗、基片温度、主回路电压、脉冲频率、烘烤处理都强烈影响类金刚石薄膜的牢固度．同时从理论上分析了利用离子束辅助蒸发工艺可以进一步提高类金刚石薄膜的牢固度     

低氮掺杂对含氢类金刚石结构和力学性能的影响

为探讨低氮掺杂对含氢类金刚石组织结构和力学性能的影响.采用非平衡磁控溅射和等离子增强化学气相沉积(PECVD)复合技术,在316不锈钢和硅片上制备碳化钨过渡层和不同掺氮量的含氢类金刚石薄膜(a-C:H(N)).通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜组织结构进行表征,薄膜的硬度和残余应力采用微纳米力学综合测量系统和薄膜应力测量仪进行表征.结果表明随着氮掺杂,薄膜形成碳氮键(CN)且其主要以C=N键形式存在,C=N/CN的比值随着薄膜氮含量增加逐渐下降.同时当掺氮量从0增至0.12 at%时,薄膜I_D/I_G比值迅速下降,sp~2C=C/sp~3C-C比值由0.65降至0.563,而薄膜硬度基本不变,约为20.4 GPa,残余应力则由3.35 Gpa降至1.31 GPa;随着掺氮量进一步增加,sp~2C=C/sp~3C-C比值增加,薄膜硬度迅速下降,残余应力则缓慢降低.可知氮的掺杂对DLC薄膜结构的影响有临界值0.12 at%,当掺氮量低于该值时,氮掺杂促进sp~3杂化的形成,薄膜具有较高的sp~3杂化含量.而随着薄膜含氮量进一步增加,sp~3杂化含量下降.同时当低氮掺杂时,可获得具有较高硬度以及较低残余应力的薄膜.     

磁激励RF-PECVD法低温制备类金刚石薄膜及其特性

采用磁激励射频等离子体增强化学气相沉积(M-RF-PECVD)方法,室温下分别在玻璃和Si(100)衬底上制备类金刚石(DLC)薄膜,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和Raman光谱对不同沉积条件下制备的薄膜进行表征。结果表明,在反应压强为30 Pa、入射功率为50 W、CH4/Ar=5/90、衬底温度为40℃的实验条件下,制备的含氢DLC薄膜表面平整、结构致密,膜基结合度良好,薄膜中以sp3键为主。     

Extraordinary self-lubrication properties of non-hydrogenated diamond-like carbon films under humid atmosphere

Tribological properties of non-hydrogenated diamond-like carbon (DLC) films were investigated under humid (RH=80%) and dry (RH=5%) air. These films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) at different substrate temperatures. Tribological properties of DLC fabricated by PLD is not sensitive to the relative humidity of testing environment. Because of the unique growth mechanism of DLC prepared by PLD, DLC is of “soft-hard” double layers, having a very low friction coefficient and wear rate under humid atmosphere. The minimum coefficient and wear rate of film under humid circumstance are 0.045 and 5.94×10⁻¹⁰ mm³N⁻¹m⁻¹, respectively, just a little bit more than those under dry condition. The root means square roughness of film is less than 1 nm. The sp³ content of film grown at room temperature (RT) is 72%, and the sp³ content decreases with temperature. Raman spectrum shows that the micro-structure is amorphous network. The largest hardness and elastic modulus of film are 51 GPa and 350 GPa, respectively and they reduce with increase of deposition temperature too. Water contact angles on surface are more than 90° which indicates that films fabricated by PLD are hydrophobic with low surface energy.     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的结构分析

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积类金刚石薄膜．喇曼光谱和Ｘ 射线衍射分析表明：类金刚石薄膜是无定形结构;利用扫描电镜发现：类金刚石薄膜表面不光滑,石墨颗粒的大小和密度随厚度增加而增加,但薄膜致密．     

Structure and performance of TiC-containing diamond-like carbon nanocomposite coatings deposited by rectangular cathodic arc ion-plating

TiC-containing diamond-like carbon (TiC-DLC) nanocomposite coatings were deposited by a rectangular cathodic arc ion-plating system using C₂H₂ as reacting gas. Raman spectroscopy and transmission electron microscopy analysis show that with increasing flow rate of C₂H₂, the structure of nanocomposite coatings changes from TiC nanograin-containing to graphite nanograin-containing DLC. The hardness measurements show that the hardness decreases from 28 GPa to 18 GPa with increasing C₂H₂ flow rate. The scratch test show that a high critical load (>40 N) was obtained and exhibited a good adhesion between the coating and the substrate. Wear experiment shows that the friction coefficient of TiC-DLC nanocomposite coatings decreases with increasing C₂H₂. A low friction coefficient of 0.07 was obtained at 480 sccm C₂H₂.     

类金刚石薄膜挺柱的制备与性能

采用磁控溅射的方法,利用氩气和甲烷为气源,在中国第一汽车股份有限公司自主研发的发动机配气机构的挺柱上制备类金刚石(DLC)薄膜。利用摩擦磨损试验机和发动机配气机构试验台架,研究了DLC涂层挺柱的摩擦学行为及其对发动机节能的影响。试验结果表明,在边界润滑条件下,DLC涂层挺柱的摩擦因数比原零件降低67%,抗磨损性能大幅度提高;在实际使用工况下,配气机构的摩擦损失降低6%。DLC涂层零件可以降低发动机摩擦损失,适用于汽车低碳技术路线。