类金刚石碳膜的组成和结构

用射频辉光放电离解烃制备了类金刚石碳膜。由IR、XPS、AES、Raman、SEM、TEM、TED和元素分析等手段,分析表征了膜的组成、碳原子化学键态和晶形结构。表明膜是sp~3C-C和C-H键为主体的非晶态,在非晶碳基质中存在一定的微晶石墨和金刚石成分。     

值得注目的类金刚石膜

一、导言 七十年代初,首先是 Aisenbergerg(1)等人在真空室中用40eV的碳和氩离子打在不锈钢片上,淀积出了碳膜,膜的性质:透明,折射系数大于2.0,绝缘性高,能划伤玻璃,能长期耐酸腐蚀,电介常数在8到14之间,故称它为类金刚石膜。继后,Spencer〔2〕等人证实了Aisenberg的工作。 七十年代中期,Whitmell(3—7)等人用直流辉光放电裂解碳氢化合物,使碳离子淀积在不锈钢及其他材料的衬底上,生长了同样性质的碳膜,但膜在生长中出现了积电效应,从而使膜的生长受到阻碍。继后Ander-son(8、9)等人又用射频辉光放电制得碳膜,由于射频电场的交变作用,消…     

纳米金刚石的改性及其在催化反应中的应用研究取得进展

正在传统工业催化领域中,金属基催化材料占据主导地位,但是其不可再生性以及对环境的污染性是金属材料潜在的弱点。如何开发出具有可替代性的绿色能源催化剂是近些年来研究的热点与重点。纳米金刚石是一类sp~3杂化的非金属碳材料,通过简单控制煅烧温度(900~1 500℃),可得到巴基型纳米金刚石(sp~2/sp~3杂化)和洋葱碳(sp~2)两种延伸性碳材料。纳米金刚石表面含有一定量的sp~2杂化碳,这一独特的sp~2/sp~3结构使得纳米金刚石及其衍生物     

磁过滤阴极真空弧法制备类金刚石膜的场致发射特性研究

采用磁过滤阴极真空弧沉积法,在Cu基底表面上制备了以钛(Ti)和碳化碳(TiC)作为过滤层的类金刚石膜层。利用自制的场致发射特性测试设备,研究了类金刚石膜层的场致发射特性。利用拉曼光谱仪(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对类金刚石膜的键合结构和微观形貌进行了表征。研究发现,利用磁过滤阴极真空弧沉积法可以在沉积温度100℃下制备膜基结合力较好的类金刚石膜。沉积速率为15 nm/min。类金刚石膜具有较好的场致发射特性,开启电压约为40 V/μm。Raman分析得到不同基底偏压下的类金刚石膜的I_D/I_G为1.19～1.57;SEM分析显示薄膜的微观结构上具有微米级突起结构。实验表明,应用磁过滤阴极真空弧方法可以制备出高sp~3含量、表面具有微米级突起的类金刚石膜,这种类金刚石膜具有有利于场致发射的特性。     

衬底负偏压对线性离子束DLC膜微结构和物性的影响

采用一种新型线性离子束PVD技术制备出大面积类金刚石薄膜(DLC膜),研究了衬底负偏压对薄膜微结构和物性的影响.结果表明:制备出的类金刚石薄膜在300 mm×100 mm范围内纵向厚度均方差约10-12 nm,横向薄膜厚度均方差约2-4 nm.随着衬底偏压的提高,薄膜中sp~3键的含量先增加后减小,在衬底偏压为-100 V时sp~3键的含量最大;DLC膜的残余应力、硬度和弹性模量与sp~3键的含量呈近似线性的关系,在衬底偏压为-100 V时其最大值分别为3.1 GPa、26 GPa和230 GPa.DLC薄膜的摩擦学性能与薄膜中sp~3碳杂化键的含量密切相关,但是受衬底偏压的影响不大,其摩擦系数大多小于0.25.偏压对磨损的影响很大,在偏压比较低(0～-200 V)时,薄膜的磨损率约为10~(-8)mm~3/N·m,偏压升高到300 V磨损率急剧提高到10~(-7)mm~3/N·m.     

薄膜的离子束辅助淀积

本文介绍了一适用于离子辅助淀积薄膜的宽束离子源。描述了离子束轰击对TiO_2/SiO_2、ZnS/MgF_2两种介质滤光膜以及Al-SiO_2、单层Cu两种反射膜的性能的变化。研究了离子辅助淀积对薄膜的牢固度、附着性、抗蚀性和稳定性等性能的改善和提高。结果表明,离子辅助淀积对金属膜性能的改善与对介质膜性能的改善一样显著。     

真空电弧离子镀膜方法沉积类金刚石膜在PMMA树脂义齿表面的应用

采用电弧离子镀膜方法,以高纯石墨为碳离子源在PMMA树脂义齿表面沉积类金刚石膜.应用xps谱和Raman谱对膜层的结构进行了理论分析,对镀膜样品进行了抗磨性能实验、病理实验和临床实验.结果表明为了提高样品的膜基结合强度,必须在DLC膜与基材之间增镀一层钛氧化物作为过渡层,必须严格控制工作电压、工作室的真空度和气氛配比.     

掺硼金刚石膜的热敏特性

用微波ＰＣＶＤ法将掺硼金刚石膜淀积在Ｓｉ３Ｎ４基片上，用Ｔｉ薄膜作为欧姆接触电极蒸发在金刚石表面上，为防止Ｔｉ在高温下氧化，上面镀上了Ａｕ薄膜，从室温到６００℃范围内测试了这些金刚石膜样的电阻（Ｒ），发现Ｔ＾－１和Ｒ之间呈线性关系，若改变掺硼浓度以及热处理条件可以控制掺硼金刚石膜的热敏特性，结果表明掺硼金刚石膜显示了高的敏感性和好的稳定性，是一咱优良的热敏电阻材料。     

添加H2对SiH4/N2/Ar等离子体淀积的氮化硅电学和光学特性的影响

研究了加H2对SiH4/N2/Ar高密度、低离子能量的等离子体淀积的氮化硅薄膜(淀积的衬底温度为400℃)电学和光学性能的影响。实验结果表明,加入H2使氮化硅薄膜的光学带隙增加,其折射率以及在氢氟酸缓冲液中腐蚀速率减小,而XPS测试的N、Si原子比没有改变,均为1.3。FTIR测量表明,样品中Si-H键的密度低于仪器检测限,而添加H2的样品中N-H键密度稍增加。此外,由淀积的氮化硅膜构成的MIS结构的高频C-V测试(1 MHz)显示,当氢气流量从零增加到8sccm时,高频C-V的回滞幅度从(0.40±0.05)V降低到(0.10±0.01)V。基于这些实验结果和理论分析,表明了加适量H2能够促进弱的Si-Si键以及Si和N的悬挂键向Si-N键转化。     

添加H2对SiH4/N2/Ar等离子体淀积的氮化硅电学和光学特性的影响

研究了加H2对SiH4/N2/Ar高密度、低离子能量的等离子体淀积的氮化硅薄膜(淀积的衬底温度为400℃)电学和光学性能的影响。实验结果表明,加入H2使氮化硅薄膜的光学带隙增加,其折射率以及在氢氟酸缓冲液中腐蚀速率减小,而XPS测试的N、Si原子比没有改变,均为1.3。FTIR测量表明,样品中Si-H键的密度低于仪器检测限,而添加H2的样品中N-H键密度稍增加。此外,由淀积的氮化硅膜构成的MIS结构的高频C-V测试(1 MHz)显示,当氢气流量从零增加到8sccm时,高频C-V的回滞幅度从(0.40±0.05)V降低到(0.10±0.01)V。基于这些实验结果和理论分析,表明了加适量H2能够促进弱的Si-Si键以及Si和N的悬挂键向Si-N键转化。     

金刚石状薄膜

本文以化学键的观点,解释了金刚石的(C-C,SP~3键)的许多性质。主要由C-C、SP~3键构成的碳膜定义为金刚石状碳薄膜(DLC)。DLC膜的特性接近于金刚石晶体。因为SP~2键在常温常压下是稳定的,所以DLC膜形成于诸如等离子体过程等非平衡状态。在一些等离于体工艺中,我们着重于反应性溅涂,它和一般的物理溅涂不同。在反应性溅涂的沉积层中,氢游离基被认为是对石墨标板呈化学溅射,并有选择地在基片上沉积出主要由SP~3键构成的薄膜。我们还讨论了用来区刀DLC薄膜中化学键和微结构的表征技术。     

射频功率对反应溅射淀积的a—Ge：H薄膜特性的影响

本文通过红外透射谱（ＩＲ）、拉曼散射谱、电子自旋共振谱（ＥＳＲ）、光吸收谱、电导率和淀积速率的测量，比较全面地研究了射频功率对反应溅射法淀积的ａ－Ｇｅ：Ｈ薄膜特性的影响。发现ａ－Ｇｅ：Ｈ膜的淀积速率、氢量、膜结构、光电性能随功率发生规律性的变化。对实验结果作了初步讨论。     

钯对钛膜吸氢能力的抗污染作用的研究

为寻求一种防止因表面污染而导致钛膜吸氢能力下降的的途径，用表面分析方法检测样品表面状态，用质谱仪测量样品吸氢能力，研究了表面状态和吸氢能力的相互关系。采用在钛膜上淀积钯膜的方法，可使受碳，氧污染的钛膜吸氢能力得以恢复。这种钯／太复合结构在吸氢有力上对碳，氧污染并不灵敏     

荷能束辐照致使Cu/Ag表面偏析的研究

本文研究了金属(Cu)/金属(Ag衬底)系统的荷能束辐照引起的表面偏析现象。观察到Cu在多晶Ag衬底上溅射淀积过程中,Ag原子在Cu膜表面的偏析,且淀积Cu原子能量越大,Ag原子偏析程度越大,即观察到了淀积Cu原子10~(-1)～1eV量级的平均能量差异对膜层表面偏析行为的影响。对溅射淀积所得膜层进行keV量级的离子束辐照,Ag原子的表面偏析程度更甚。     

氮离子注入法合成CNx膜的化学键表征

采用N离子注入金刚石膜和热解石墨方法合成了CNx膜,用Raman光谱和XPS谱对合成薄膜中C、N的化学键合状态进行了研究.通过与Raman光谱的比较,我们对合成样品XPS谱中N1s的化学键合状态作出如下归属:≈400.0 eV属于sp2 C-N键;≈398.5 eV则属于sp3 C-N键.结果显示:碳原子、氮原子间的化学键合状态,明显地依赖于衬底材料及注入N离子的能量.     

氮离子注入法合成CNx膜的化学键表征

采用N离子注入金刚石膜和热解石墨方法合成了CNx膜,用Raman光谱和XPS谱对合成薄膜中C、N的化学键合状态进行了研究.通过与Raman光谱的比较,我们对合成样品XPS谱中N1s的化学键合状态作出如下归属≈400.0 eV属于sp2 C-N键;≈398.5 eV则属于sp3 C-N键.结果显示碳原子、氮原子间的化学键合状态,明显地依赖于衬底材料及注入N离子的能量.     

聚酯表面类金刚石薄膜的制备及疏水性能

采用线性离子束技术在PET基材表面制备类金刚石薄膜,分析薄膜结构、性能随离子束电流的演变规律并研究了薄膜润湿特性与表面形貌、结构、表面能的作用关系。结果表明:沉积在PET表面的类金刚石薄膜具有典型的非晶碳膜结构特征,随着离子束电流的增大sp~2/sp~3比值由0.774增加到1.622,薄膜表面的石墨化程度提高;改性后的PET材料接触角从63.51°增大到103.7°。进一步分析发现,疏水性能的提高归因于材料表面能的降低,表面石墨化程度的提高和微-纳结构的形成是表面能降低的根本原因。此外,疏水的PET材料在500~760 nm可见光范围内具有一定的増透效果,透过率达到88.5%以上。用线性离子束沉积碳膜及刻蚀技术能得到合适的微观形貌和表面化学结构,可在保持基体材料透明性的同时提高PET柔性聚合物材料的疏水性能。     

射频功率对反应溅射淀积的a－Ge：H薄膜特性的影响

本文通过红外透射谱（ＩＲ）、拉曼散射谱（Ｒａｍａｎ）、电子自族共振谱（ＥＳＲ）、光吸收谱、电导率和淀积速率的测量，比较全面地研究了射频功率对反应溅射法淀积的ａ－Ｇｅ：Ｈ薄膜特性的影响．发现ａ－Ｇｅ：Ｈ膜的淀积速率、氢量、膜结构、光电性能随功率发生规律性的变化．对实验结果作了初步讨论．     

氢和硼离子轰击可消除(001)面多晶金刚石膜的空位缺陷

在微波等离子体化学气相沉积金刚石膜时,采用负偏压使氢和硼离子轰击金刚石膜表面。发现单纯的氢离子的轰击会导致表面刻蚀,可使（001）面颗粒尺寸增大,用扫描电镜（SEM）和阴极发射光谱（CL）分析了硼离子掺杂后[001]取向的金刚石膜表面,发现CL中A峰消失,表明薄膜中位错密度降低,首次发现CL谱中741.5nm峰和575nm到625nm宽峰明显下降,表明在金刚石膜中,中性空位和氮空位缺陷基本消失,利用小原子穿透理论解释了这个现象。     

IAD工艺对于节能膜性能的影响

节能膜是一种发展快、用途广的功能膜,苛刻的使用条件对节能膜的稳定性与牢固度提出了高要求。本文讨论离子辅助淀积(IAD)工艺改善节能膜性能的效果——对制备的一系列膜系测试了光学性能、牢固度及表面形貌和成分,说明:IAD比热蒸发(PVD)制备的节能膜功能强。