液相电化学法在不锈钢上沉积类金刚石薄膜

采用直流脉冲电源,以甲醇有机溶液作为碳源,通过电化学沉积法在不锈钢表面制备了类金刚石碳(DLC)薄膜.用扫描电镜和拉曼光谱分析了薄膜的形貌和结构,用MTS纳米压痕仪测试DLC薄膜的硬度和Young's模量,在CERT微摩擦系统上测试了薄膜的摩擦学性能.结果表明:电化学沉积含氢类金刚石碳薄膜的硬度较高(约7GPa),薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;拉曼光谱在1332.51 cm-1处出现金刚石的特征峰;在室温干摩擦条件下,薄膜同WC钢球对摩时的摩擦系数随载荷增加而略微减小,抗磨性能则随着载荷的增加而变差,对摩时发生转移并形成转移膜,耐磨寿命缩短.     

异丙醇溶液中电化学法制备类金刚石薄膜的研究

采用电化学方法,以分析纯的异丙醇溶液作为碳源,低温(60～70℃)常压条件下,在(100)硅片上沉积了类金刚石薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了薄膜的表面形貌和结构。结果表明,电解异丙醇溶液可以获得表面均匀致密且sp3碳含量较高的含氢类金刚石薄膜。     

Al_2O_3-ZrO_2-Spinel三元纳米复相陶瓷超塑性变形及组织演变

采用真空热压烧结工艺制备了三元纳米复相陶瓷并进行了超塑性压缩试验.结果表明:纳米复相陶瓷中的第二相在烧结和变形过程中有效地阻止了基体Al_2O_3的晶粒长大.在1650 ℃材料表现出良好的高应变速率超塑变形能力,变形抗力小于30 MPa.微观组织观察表明由于变形过程中存在有益压应力,材料变形后晶界处未出现空洞,经变形量为60%的压缩变形后材料中存在较高密度的位错,位错主要存在于尖晶石和氧化锆第二相中,基体Al_2O_3的晶粒仍为等轴状,表明位错运动对晶界滑移起到了积极地协调作用.     

热丝法制备多晶硅薄膜晶体取向及形态的研究

采用热丝化学气相沉积法(HWCVD),在很近的热丝与衬底距离(5 mm)下沉积多晶硅薄膜,研究了热丝温度、SiH4浓度对多晶硅晶粒取向和晶粒尺寸的影响规律。结果表明:当热丝温度在1400℃~1800℃变化,衬底温度225℃~320℃时,沉积出多晶硅薄膜的择优取向随温度升高的变化规律是(111)→(220)→(111);在低的灯丝温度(≈1450℃)和低的衬底温度(≈235℃)条件下,获得了晶粒横向尺寸大于1μm、垂直尺寸大于5μm的均匀致密的多晶硅薄膜。     

液相法电沉积类金刚石薄膜的结构分析

采用脉冲直流电源,以甲醇有机溶液作为碳源,在低温(60 ℃～70 ℃)常压条件下,在(100)硅片上沉积了类金刚石薄膜.用扫描电镜、透射电镜、电子衍射谱和拉曼光谱表征了薄膜的表面形貌和结构.结果表明:类金刚石薄膜致密均匀,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332 cm-1附近有一强峰,与金刚石的特征峰接近;电子衍射谱的分析结果表明薄膜中含有多晶金刚石和石墨碳相.     

电化学沉积类金刚石薄膜阳极材料影响研究

分别由石墨、铂、铜和不锈钢制成阳极,在较低温度条件(60~70℃)下电解丙酮/去离子水混合溶液沉积类金刚石薄膜。利用台阶仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)和拉曼光谱仪(Raman)对薄膜进行表征。结果表明:由石墨、铂作阳极制备了典型的非掺杂DLC薄膜,并且石墨阳极获得的DLC薄膜生长速率高、表面平整光滑;由铜阳极制备了铜掺杂的DLC薄膜;而在相同条件下,使用不锈钢作阳极没有获得碳薄膜。因此,阳极材料对液相电化学沉积DLC薄膜的成膜速率、表面形貌、成分和结构均有显著影响,需要根据所制备薄膜的类型以及阳极材料在反应溶液中的稳定性来选择阳极。     

氩气浓度对热丝法化学气相沉积纳米金刚石膜的影响

采用热丝化学气相沉积方法,以Ar+CH4+H2混合气体作为气源,通过改变氩气浓度,在单晶硅(100)基片上沉积纳米金刚石膜;采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等分析了纳米金刚石膜的形貌、微结构以及残余应力。结果表明:随着氩气浓度的增大,膜的晶粒尺寸逐渐减小到纳米级;由于晶粒细化导致膜内残余应力由拉应力变为压应力,并且压应力随氩气浓度的增大呈现先增大后减小的趋势;当氩气体积分数为98%时,即在贫氢的气氛中成功获得了平均晶粒尺寸为54 nm、均方根粗糙度约为14.7 nm的纳米金刚石膜。     

计算机模拟类金刚石薄膜的光学性能研究

采用射频等离子体化学气相法在BK7玻璃样品上合成了类金刚石薄膜，基于介电模型对样品的光学透射谱进行计算机拟合，得到类全刚石薄膜的折射率和膜厚等性能指标。研究了甲烷浓度，射频功率密度和沉积压力等工艺参数对类金刚石薄膜的光学特性影响规律。试验表明折射率和生长速率均随甲烷浓度和功率密度增加而增加；气体压力对生长速率的影响最显著。     

金属Cu诱导层对热丝法制备多晶硅薄膜微结构的影响

采用热丝化学气相沉积法(HWCVD),在金属铜诱导层上成功制备出横向晶粒尺寸在1μm左右、垂直晶粒尺寸达20μm的柱状多晶硅薄膜,其晶化率在95%以上.使用XRD、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段研究了灯丝温度在1500～1800℃之间变化时,金属铜诱导层对多晶硅薄膜的微观形貌、结晶性及晶体学生长方向的影响规律.结果表明:金属铜诱导层的引入,在一定温度范围内改善了晶粒尺寸,改变了多晶硅薄膜的择优取向,降低了薄膜的晶化温度,提高了晶化率.     

液相法电沉积类金刚石薄膜的表面形貌研究

采用脉冲直流电源,以甲醇有机溶液作为碳源,在常压60℃的条件下,采用电化学沉积方法在不锈钢表面制备了类金刚石碳薄膜.在电沉积过程中电流密度最高达到150 mA/cm2,沉积速度为500 m/h.用原子力显微镜和扫描电镜表征了薄膜的表面形貌,透射电镜和电子衍射谱表征了薄膜的结构.结果表明:沉积的类金刚石碳DLC膜是由均匀分布的球形纳米颗粒组成,粒度约为300 nm～400 nm,而且致密光滑;不锈钢上沉积的类金刚石薄膜,薄膜的生长是在基体表面划刻的边缘形核中心开始生长,并且生长先由基体的边缘向中心然后逐渐覆盖基体表面.