等离子体离子注入类金刚石多层膜机械特性

采用非平衡磁控溅射及等离子体离子混合注入方法在奥氏体不锈钢 1 Cr1 8Ni9Ti基体上制备 N/ Ti N/ Ti(N,C) / DLC梯度膜 .研究了类金刚石 (DLC)梯度膜的结构特征和力学性能 .试验结果表明 ,N/ Ti N/ Ti(N,C) / DLC梯度膜最外层为典型的 DLC层 .梯度膜的硬度、弹性模量、断裂韧性以及界面结合强度值分别为 1 9.84GPa、1 90 .0 3GPa、3.75MPa· m1/ 2和 5.68MPa·m1/ 2 .试验所制备的 DLC多层膜比 DLC单层膜具有更好的综合机械性能 .     

基于导电AFM类金刚石膜表面改性研究

用导电原子力显微镜(AFM)针对宏观上绝缘，微观上由导电相sp^2和绝缘相sp^3混合的类金刚石(DLC)膜，进行表面改性的研究，尤其观察DLC膜表面施加电压前后形貌变化。实验表明，当直流电压加在针尖上，DLC膜形貌未发生变化，而电压施加在样品表面则出现明显纳米加工凹坑。解释了凹坑的“蝴蝶坑”形成原因；对DLC膜力电耦合实验表明，在一定临界压力之下，随针尖对样品作用力的加大，凹坑的深度随之增加。     

DLC多层膜对9Cr18微动磨损性能的影响

采用等离子体源离子注入(PSII)技术在9Cr18基体上制备类金刚石碳膜(DLC)多层膜,比较了该多层膜与N注入层对基体微动磨损性能的影响.结果表明,注入N后,改性层内形成了CrN、Cr2N和Fe3N等氮化物相;PSII技术能够提高9Cr18不锈钢的抗微动磨损性能,实验所制备的DLC多层膜比N注入层具有更好的抗微动磨损性.这与最外层DLC膜的高硬度和低摩擦系数有关.     

聚脂膜衬底上的类金刚石薄膜

X光电子能谱和硬度分析测试表明:利用MEVVA离子注入机在聚脂膜(PET)表面注入或沉积C,可形成类金刚石(DLC)薄膜.根据C1s XPS谱可直接计算出DLC中sp3键所占比例.沉积法生长的DLC中sp3键所占比例明显高于注入法.与衬底PET相比,表面薄膜硬度提高了1个量级,大大改善了PET的性质.对DLC膜中的碳氧化合物污染进行了讨论.     

两种等离子体化学气相沉积制备类金刚石薄膜摩擦性研究

采用平行板电容耦合射频辉光放电化学气相沉积(RF-PECVD)装置,在镀有TiN/Ti过渡层的碳钢表面制备类金刚石膜(DLC),以及直接在基材表面制备掺氮的类金刚石膜,研究成膜内应力减小机理.通过对成膜表面的傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)的测试,分析成膜表面的组分和微观结构对薄膜的性能影响.以薄膜表面摩擦因数的大小,初步评估试样的耐磨程度,研究α-C:H及α-C:H(N)薄膜的摩擦学性能与其结构的关系.     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

DLC膜用于解决MEMS黏附问题研究

介绍了微机电系统（MEMS）中存在的黏附问题,对引起黏附的原因和如何解决黏附问题进行了分析．采用牺牲层腐蚀技术在多晶硅悬臂梁下表面制备类金刚石（DLC）膜,通过扫描电子显微镜（SEM）表征未发生黏附的悬臂梁最长长度．发现村底上有DLC膜时,未发生黏附的悬臂梁最长长度平均约为145μm;而无DLC膜时,平均不到80μm．利用原子力显微镜（AFM）测得DLC膜表面的黏附力在7nN左右,而硅衬底表面的黏附力大约为20nN．实验结果表明DLC膜降低了悬臂梁与衬底之间的毛细引力和固体间黏附力,减轻了多晶硅悬臂梁的黏附．     

End-Hall源沉积类金刚石膜的实验

介绍了采用End-Hall源沉积DLC膜的方法,在简单说明其工作原理的同时给出了实验的各项技术参数;通过对实验结果和DLC膜样品的分析,可看出用End-Hall源沉积方式能够消除RFCVD沉积方式所带来的边缘效应.     

沉积偏压对2024铝合金表面类金刚石薄膜结构及性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在2024铝合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,以改善铝合金表面机械性能。利用拉曼光谱及红外光谱,对不同沉积偏压下制备DLC薄膜的成分及结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、纳米压痕仪及台阶仪等,分别对不同沉积偏压下制备DLC薄膜的耐磨性、硬度、弹性模量及薄膜厚度进行检测,并探讨了沉积偏压对薄膜结构及性能的影响规律及影响机制。研究表明:随着沉积偏压增大(1 800～2 600 V),薄膜厚度、硬度及弹性模量均先增大后减小。当沉积偏压为2 400 V时,DLC薄膜厚度最厚,硬度及弹性模量最高。当沉积偏压为2 600 V时,薄膜的H/(Ef)最高,并且摩擦系数从基体的0.492降低至0.095 8。     

铝合金表面非晶碳薄膜在硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为

采用等离子体增强化学气相沉积技术在7A04铝合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,利用电化学阻抗谱与动电位极化曲线对基体与DLC薄膜在硫酸盐还原菌(SRB)中的腐蚀行为进行研究,通过红外光谱及拉曼光谱对腐蚀产物结构进行表征。实验结果表明,随着浸泡时间的增加,7A04铝合金自腐蚀电流密度从1.151×10^-7A/cm²增大至1.968×10^-5A/cm²。镀有DLC薄膜的铝合金的自腐蚀电流密度小于基体,且随着浸泡时间的增加变化不大,在SRB溶液中表现出优异的耐蚀性。红外光谱、拉曼光谱及电化学阻抗谱的结果表明,镀有DLC薄膜的7A04铝合金在SRB溶液浸泡过程中,表面吸附较多的微生物及其代谢产物,薄膜表面耦合微生物膜是抑制SRB腐蚀的主要原因。     

YBCO膜上形成类金刚石膜研究

为防止高Ｔｃ超导探测器的超导电性退化或失超，用Ｃ＾＋注入、ＸｅＣｌ准分子激光辐照形成类金刚石（ＤＬＣ）保护膜。该膜结合紧密，克服了ＤＬＣ／ＹＢＣＯ两种材料晶格失配、线胀系数与热导率相差太大的矛盾。对ＤＬＣ膜的Ｒａｍａｎ谱所表征的Ｃ内部结构进行了分析，阐述了石墨态Ｃ转化为ＤＬＣ结构的机制，提出了激光所造成的瞬时高温、高压模型。     

Molecular dynamics simulation of the deposition process of hydrogenated diamond-like carbon （DLC） films

The deposition process of hydrogenated diamond-like carbon （DLC） film greatly affects its frictional properties. In this study, CH3 radicals are selected as source species to deposit hydrogenated DLC films for molecular dynamics simulation. The growth and structural properties of hydrogenated DLC films are investigated and elucidated in detail. By comparison and statistical analysis, the authors find that the ratio of carbon to hydrogen in the films generally shows a monotonously increasing trend with the increase of impact energy. Carbon atoms are more reactive during deposition and more liable to bond with substrate atoms than hydrogen atoms. In addition, there exists a peak value of the number of hydrogen atoms deposited in hydrogenated DLC films. The trends of the variation are opposite on the two sides of this peak point, and it becomes stable when impact energy is greater than 80 eV. The average relative density also indicates a rising trend along with the increment of impact energy, while it does not reach the saturation value until impact energy comes to 50 eV. The hydrogen content in source species is a key factor to determine the hydrogen content in hydrogenated DLC films. When the hydrogen content in source species is high, the hydrogen content in hydrogenated DLC films is accordingly high.     

镁合金表面制备硅掺杂类金刚石膜的性能研究

将无铬化学转化新工艺与射频等离子化学气相沉积（PECVD）技术相结合,先在镁合金表面生成一层多孔结构、附着力高的化学转化膜作为过渡层,再采用PECVD技术低温沉积一层硅掺杂类金刚石（Si-DLC）薄膜复合涂层。扫描电子显微镜和拉曼光谱图分析证实,获得的薄膜由sp2和sp3键杂化的碳硅氢化合物呈层状堆积而成,薄膜均匀、平整致密;制备的薄膜为典型的类金刚石结构。原子力显微镜直观地观察到,掺杂硅的类金刚石薄膜比未掺杂的平整致密。当硅含量达到20%时,得到的DLC薄膜最为平整致密,无铬化学转化膜层均被含硅的DLC薄膜覆盖。性能测试实验表明,将化学转化膜作为中间过渡层并采用PECVD沉积含硅的DLC薄膜明显提高了镁合金基体与其的结合强度,同时也大幅度提高了镁合金的耐磨、耐高温和耐蚀性。     

Experimental Study on the Surface Modification of Ultra Thin DLC Films

Surface modification of Diamond-like carbon （DLC） films was carried out in order to estimate the reliability of the ultra thin DLC films. The wear resistance, conductivity and mechatronic reliability of the films were studied by contact atomic force microscope （AFM）, electric force microscope （EFM） and conductive AFM. The failure mechanism of pits formed and the reason for conductivity changed of DLC films were examined.     

磁控溅射法制备非晶碳膜及其光学特性

利用射频磁控溅射法成功制备了类金刚石薄膜,研究了溅射功率和基片温度对所沉积薄膜的的影响,对所制备的类金刚石薄膜用拉曼光谱、紫外光谱进行表征,所沉积的类金刚石碳薄膜是簇状分布的ＳＰ＾２碳键和网状分布的ＳＰ３碳键互相随机交织的一起的非晶 研究了非晶碳膜的光学性质和电学性质,探索了制备各种不同带隙非晶碳膜的工艺条件,为该类的实际应用提供了可靠的实验依据。     

类金刚石薄膜的拉曼光谱研究

采用直流磁控溅射的方法在不同工艺参数(气压和功率)下制备出不同性质的类金刚石(DLC)薄膜,并利用拉曼光谱对其进行表征.实验结果表明工作气压对DLC薄膜性质的影响非常显著,而溅射功率对其的影响较小.功率在100 W下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值从1.4减小到0.7随着气压从0.3 Pa增加到3 Pa;气压在0.3 Pa下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值随着功率从30 W增加到300 W只有略微的增加.这是因为气压的升高会增加溅射出来的碳粒子与气体之间的碰撞次数,经过多次的碰撞会随碳粒子的尺寸进一步减小,从而得到更为无序的DLC薄膜;而功率影响的主要是溅射率,对DLC薄膜的溅射过程影响很小.DLC薄膜的I(D)/I(G)值随着薄膜厚度的增加先减小后增加,这是受基底界面和基底温度共同影响所导致的.     

金刚石薄膜场致发射材料的特性与应用

主要论述金刚石薄膜场致发射材料的性能，包括了多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（DLC）、纳米结构金刚石薄膜、用酸处理后的金刚石薄膜等的性能，给出了几种典型的金刚石薄膜场致发射阴极结构。     

Effect of thickness on structures of ultrathin diamond-like carbon films

Diamond-like carbon (DLC) films with different thickness were deposited by filtered cathode vacuum arc (FCVA). Vis-Raman and spectroscopic ellipsometry were employed to analyze the structure of DLC films. The wavelength of Vis-Raman is 514.5 nm. Experimental results show that structures of DLC films are affected by film thicknesses. When the film thickness increases from 2 to 30 nm, the G-peak position (G-pos) shifts to higher wavelength, the intensity ratio I_D/I_G and the extinction coefficient Ks decrease. It is indicated that the content of sp3 bond increases with film thickness. However, when the film thickness increases from 30 nm to 50 nm, I_D/I_G and Ks increase. The content of sp³ bonds decreases with film thickness.