化学气相沉积金刚石膜的光学性质

多晶金刚石膜的光学性质与工艺参数密切相关．采用一较为完备的金刚石透过率模型，研究了一系列金刚石膜在中远红外区的光学性质．并得出了不同衬底预处理方法和反应室中甲烷分压对CVD膜的平均透过率、表面粗糙度、非金刚石相含量、各种成分的吸收系数等光学性质的影响，计算结果与实测结果一致．     

低粗糙度金刚石薄膜的制备及其光学性能的表征

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法,在反应气压、衬底温度一定的情况下,通过改变碳源浓度以制备低粗糙度金刚石薄膜.扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试结果表明,随着碳源浓度适当增加（从2％增加到3％）,金刚石薄膜表面晶粒尺寸减小到纳米量级,平均粗糙度从45 nm降低到21 nm,同时光学透过率下降.椭圆偏振光谱拟合结果显示,随着碳源浓度的增加,薄膜折射率n稍有偏离理想值.拉曼散射光谱显示随着碳源浓度的增加,薄膜中非金刚石相含量增加,一定程度上影响了薄膜的光学质量.结果表明,在表面粗糙度相差不大的情况下,薄膜的质量决定了其光学性质.     

掺钛氧化锌半导体薄膜制备及其光学性质的研究

以二氧化钛(TiO2)掺杂的氧化锌(ZTO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积了ZTO半导体薄膜,利用可见-紫外光分光光度计、四探针仪测试以及多种光学表征方法,研究了陶瓷靶中TiO2含量对ZTO薄膜光学性质和光电综合性能的影响.实验结果表明:ZTO薄膜的折射率表现为正常的色散特性,其色散行为遵循有效单振子模型.TiO2含量对ZTO薄膜的电阻率、透过率、折射率、消光系数和光学带隙等具有不同程度的影响,当TiO2的质量分数为3%时,ZTO薄膜的电阻率最低、可见光平均透过率最高、光电综合性能最好.     

高环境稳定性多孔氧化硅减反膜的制备及表征

 以正硅酸乙酯为硅源, 氨水为催化剂, 采用溶胶凝胶法, 经过提拉过程制备了多孔氧化硅光学减反膜, 通过后嫁接十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)和六甲基二硅氮烷(HMDS)提高薄膜的环境稳定性。采用紫外可见光谱仪、红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪等测试技术及抗污染实验分析了薄膜的性能。结果表明, 改性后的薄膜光学透射率高达99.82%, 表面粗糙度为3.9 nm, 薄膜与水接触角达125°, 在10^-3 Pa 真空环境下污染2 个月后透射率仅降低0.03%, 说明薄膜具有很高的环境稳定性。     

铜膜厚度对铜膜结构和光电学性质的影响

采用热蒸发方法在玻璃基片上沉积100 nm以内不同厚度的铜薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和分光光度计分别检测薄膜的结构、表面形貌和光学性质,用Van der Pauw方法测量薄膜的电学性质.结果表明,可以将薄膜按厚度划分为区(0~11.5 nm)的岛状膜、区(11.5~32 nm)的网状膜和区(32.0 nm)的连续膜.薄膜的表面粗糙度随膜厚的增加,在、区时增加,区时减小.薄膜电阻在区时无法测量,在区随膜厚的增加急剧下降,而在区时随膜厚增加缓慢减小.薄膜的光学吸收与其表面粗糙度密切相关,其变化规律与表面粗糙度的变化相一致.     

压强对直流磁控溅射TiN薄膜光学性能的影响

使用直流磁控溅射设备,不同压强下在玻璃衬底上制备了系列TiN薄膜.采用紫外-可见光分光光度仪测试了样品的光学性能,采用四探针法测量了样品的方块电阻.研究了溅射沉积过程中压强对TiN薄膜光学性能的影响.结果表明,随着反应压强的增大,TiN薄膜在可见光区透射率增强,反射率降低;薄膜厚度减小,方块电阻增大,中远红外光区的反射率降低.     

薄膜厚度对Cu膜光电性能的影响

在室温条件下,用直流磁控溅射Cu靶制备出了不同厚度的Cu膜,测量了Cu膜的光学透过率和面电阻,分析了光电性质薄膜厚度的变化情况．实验结果表明,随着Cu膜厚度的增加,其光学透过率逐渐减小,透过率在波长为580nm处出现峰值．Cu膜的面电阻随薄膜厚度的增加先急剧减小,然后减小变得缓慢,最后趋于定值．理论模拟了Cu膜的光学透过率随薄膜厚度的变化和光学透过率随入射光波长的变化,理论模拟结果与实验结果吻合．     

射频溅射Si膜的微结构与光学性质研究

采用射频磁控溅射法,在300℃衬底温度下制备了不同厚度的Si薄膜,用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的微结构、光学性质及表面形貌进行了测试分析.结果表明:不同时间下制备的Si膜均呈多晶状态;在中红外波段内出现了很强的Si-Si吸收峰;在紫外可见光范围,随着膜厚的增加,Si膜的透过率减弱;AFM测出Si膜的颗粒平均直径在5.65~8.41 nm之间.     

二步法硫化镉薄膜的制备及性能研究

基于化学水浴法,采用氯化镉、氯化铵、氨水和硫脲溶液体系,通过二步法在导电玻璃上制备了CdS薄膜。系统地研究了二步法生长的膜厚比对CdS薄膜厚度、形貌、结构和光学性能的影响。结果表明,制得CdS薄膜为立方闪锌矿结构,随着85℃与75℃生长时间比的优化,表面粗糙度减少,表面结构致密,结晶性能显著提高,可见光波段透过率明显提高。     

膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.     

射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能

采用等离子体聚合方法,分别以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为原料制备了3种聚合物薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-vis)和接触角(ContactAngle)等方法研究了不同条件下所得的聚合物薄膜的表面形貌、表面粗糙度、光学透明性及疏水性等性能.研究结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有最好的可见光透过率和最佳的表面粗糙度(RMS).聚正硅酸乙酯薄膜的表面粗糙度随射频功率变化不大.聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜在低功率下有较低的表面粗糙度,但随着入射功率的增加,等离子体刻蚀作用使得表面粗糙度增加.SEM照片表明聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面平坦致密无针孔.静态接触角测试结果表明三种聚合物薄膜都有较好的疏水性能,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜的疏水性能最佳.利用等离子连续聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜/聚正硅酸乙酯/聚甲基丙烯酸三氟乙酯3层复合薄膜,并对复合膜的性能进行了表征.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

Polishing technology of surface for diamond film using the method of laser ablation

Conclusion Good unity in thickness and a smooth surface of diamond film are obtained by using the methods of laser ablation and machine grind to the surface of diamond film. Compared with the machine polishing method, the polishing rate increased by over 10 times. After laser ablation and machine polishing, the thickness change and the roughness of a diamond film with 400 μm thickness and 1 cm² area are 10–15 μm and 0.05 μm, and this film is basically suitable to using in electronics.     

离子束轰击法金刚石薄膜抛光

本文采用氩离子束轰击法，对不同晶体学表面形貌的ＣＶＤ金刚石膜进行抛光处理。结果表明，对不同表面开貌的金刚石膜，应合理选择离子束轰击入射角，提高离子束加速电压有利于提高抛光效率，（１００）择优生长的金刚石膜最容易得到高的表面平整度。     

金刚石涂层刀具干切削硅铝合金性能研究

由于金刚石薄膜涂层具有与天然金刚石相同的高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热优异性能,因此适用于车削和现代高速干式切削加工,尤其高速切削硅铝合金可提高生产率。文章通过用金刚石薄膜涂层刀具对硅铝合金进行干式切削,探讨其切削性能。试验结果表明,金刚石薄膜涂层刀具磨损是由薄膜显微断裂而逐渐脱落的过程,进给量是影响工件表面粗糙度的主要因素。     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—Part Ⅰ Simulation of CVD diamond film growth under Joe-Badgwell-Hauge model

The growth of {100} oriented CVD (Chemical Vapor Deposition)diamond film under Joe-Badgwell-Hauge (J-B-H) model is simulated at atomic scale by using revised KMC (Kinetic Monte Carlo) method. The results show that: (1) under Joe's model, the growth mechanism from single carbon species is suitable for the growth of {100} oriented CVD diamond film in low temperature; (2) the deposition rate and surface roughness () under Joe's model are influenced intensively by temperature ()and not evident bymass fraction of atom chlorine; (3)the surface roughness increases with the deposition rate, i.e. the film quality becomes worse with elevated temperature, in agreement with Grujicic's prediction; (4) the simulation results cannot make sure the role of single carbon insertion.     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature-Part II Simulation of CVD diamond film growth in C-H system and in Cl-containing systems

The growth of {100}-oriented CVD diamond film under two modifications of J-B-H model at low substrate temperatures was simulated by using a revised KMC method at atomic scale. The results were compared both in Cl-containing systems and in C-H system as follows: (1) Substrate temperature can produce an important effect both on film deposition rate and on surface roughness; (2) Aomic Cl takes an active role for the growth of diamond film at low temperatures; (3) {100}-oriented diamond film cannot deposit under single carbon insertion mechanism, which disagrees with the predictions before; (4) The explanation of the exact role of atomic Cl is not provided in the simulation results.     

CVD金刚石膜{100}取向生长的原子尺度仿真

运用动力学蒙特卡洛(KMC)方法从原子尺度对CVD金刚石膜{100}取向在3种不同化学反应模型下的生长进行了仿真.结果表明:(1)以CH3为主要生长组元的生长机制比较适合于{100}取向金刚石膜的生长;(2) 对金刚石{100}取向而言,含有双碳基团的模型沉积速度并不比含有单碳基团的模型沉积速度大;(3)在高的生长速率下仍有可能获得表面粗糙度较小的金刚石膜;(4)对Harris模型的仿真结果与其本人的预测结果一致,并与实验结果符合良好.     

金刚石和氮化碳涂层刀具加工高硅铝合金

为提高硬质合金刀具加工高硅铝合金的生产率及使用寿命,文章采用金刚石薄膜刀具和氮化碳涂层刀具来对比硬质合金刀具加工高硅铝合金的加工性能;试验结果表明,金刚石薄膜刀具干切削加工的表面粗糙度值较小,氮化碳涂层刀具干切削高硅铝合金与金刚石薄膜刀具相比,积屑瘤较小,是适合加工高硅铝合金的刀具材料。