基片温度对脉冲激光沉积CNx薄膜的组织结构和摩擦学性能的影响

采用脉冲激光烧蚀氮化碳薄膜靶,在室温至450℃基片温度下制备了CNx薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子谱仪和拉曼光谱仪等对薄膜的形貌、结晶性和结合键状态进行了表征.采用球-盘式摩擦仪测试了薄膜在大气中(相对湿度60％～62％)的摩擦磨损性能.结果表明:所得CNx薄膜均呈非晶状态,表面形貌与基片温度无关.随着基片温度的升高,薄膜含氮量由原子分数25.3％下降至21.2％,膜中sp3C-C键的含量增加且在300℃时达到最高,N-sp3C键的含量下降且在150℃时最高;拉曼谱中ID/IG比值上升,G峰蓝移且半高宽下降,薄膜结构有序度升高-石墨化程度增加;薄膜的摩擦系数从0.23下降至0.13,磨损率从3.0× 10-15 m3N-1m-1上升至9.3×10-15 m3N-1m-1.     

机械合金化参数对Ag/LaSrCuO4电接触材料性能的影响

以溶胶凝胶合成的LaSrCuO4粉体、化学银粉为原料,调控不同的机械合金化工艺参数制备了系列Ag/LaSrCuO4复合粉体,同时结合初压-初烧-热压-复烧工艺制备了相应的Ag/LaSrCuO4电接触材料.利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、金属电导率仪、维氏硬度计等对Ag/LaSrCuO4材料的金相组织、物相结构与物理性能进行了表征.结果表明:当球磨转速300 rpm,球料比3:1时,经热压-复烧工艺处理后的Ag/LaSrCuO4材料表现出最佳的物理性能,相应的电阻率为2.58μΩ·cm,维氏硬度为76.1 HV0.5,密度为8.88 g/cm3.     

递进式脉冲激光沉积CN_x薄膜的组织结构与摩擦学特性

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同激光通量下烧蚀CNx靶,在单晶硅基底上沉积CNx薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等对薄膜的形貌、化学成分和微观结构进行了表征。采用球-盘式磨损试验机在大气(相对湿度48%～54%)环境下测试了薄膜的摩擦学特性。结果表明,递进式PLD技术可显著提高CNx薄膜的含氮量。当激光通量从5.0J/cm2提高至10.0J/cm2时,薄膜含氮原子数分数由23.8%上升至29.9%,膜中N-sp2 C键的含量上升,N-sp3 C键和sp3 C-C键的含量下降,薄膜的磨损率从2.1×10-15 m3/(N.m)上升至9.0×10-15 m3/(N.m)。摩擦系数为0.15～0.23,激光通量5.0J/cm2沉积的薄膜有最佳摩擦学性能。     

靶基距对脉冲激光沉积CNx薄膜微结构和摩擦学性能的影响

用脉冲激光沉积法制备CNx靶材在氮气中进行烧蚀,在不同靶基距下制备了CNx薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等对薄膜的表面形貌、化学成分以及元素化学状态进行了表征.用球盘式微型摩擦磨损试验仪测试了薄膜在大气中的摩擦学特性.结果表明:随着靶基距增大到45 mm时,CNx薄膜中的含氮量(原子数分数)上升至23.9％,有利于sp3C-C键和N-sp3C键的形成.当靶基距从45 mm增大至51 mm时,薄膜的含氮量下降至15.5％,薄膜中sp3 C-N键和N-sp3C键的相对原子数分数亦随之减少,薄膜中的s p2 C-C键的相对原子数分数从45.2％增加至55.9％,磨损率从4.3×10-15m3/Nm上升至3.1×10-14 m3/Nm.CNx薄膜的平均摩擦因数随着靶基距的增大从0.25下降到0.18.     

沉积气压对脉冲激光沉积CNx薄膜结构和摩擦学特性的影响

以脉冲激光沉积(PLD)的CNx材料为靶源,以单晶Si片为衬底,在N₂气压为2～11Pa 下PLD制备了CNx薄膜。采用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼 (Raman)光谱、扫描 电子显微镜(SEM)和球盘式摩擦磨损试验机分别对薄膜的化学成分、价键状态、表面形貌和 摩擦性能进行了表征。结果表明:低沉积气压导致薄膜N含量的退化及耐磨性能的下降;沉 积气压介于5～8Pa时最利于sp³杂化键的形成,且薄 膜的N含 量缓慢下降,膜中比值x_sp²/x_sp³和ID/IG均减 小,x_sp²C-N/x_sp³C-N增加并趋于恒定,薄膜的耐磨性较好(约2.7～4.3×10 －15 m³·N－1·m－1),但摩擦系数相对较高(约0.24～0.25);过高的气压导致膜层中 N含量的下降和石墨化程度的增加,薄膜摩擦系数较低(约0.19), 但耐磨性呈下降趋势。     

脉冲激光沉积CN_x薄膜的微观组织结构表征

利用脉冲激光烧蚀CNx靶,在室温至450℃基片温度时沉积CNx薄膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等对CNx薄膜的表面形貌、化学成分、结晶性以及价键状态进行了分析.结果表明:所得CNx薄膜呈非晶状态,表面形貌与沉积温度密切相关,基片温度高于150℃时薄膜表面较为光滑.随着基片温度的增加,薄膜中C—N键的面积分数从31.2%逐渐减少至14.1%,N—sp3C和N—sp2C键的面积分数随之减少,300℃时最利于形成sp3键.Raman光谱中比值ID/IG总体呈上升趋势,G峰的位置向高波数(高频)方向移动且半高宽(FWHM)下降,薄膜由CNx薄膜的无序结构逐渐向高有序化程度类石墨结构转变,石墨化程度增加.