沉积温度对类金刚石薄膜性能的影响

液相法制备工艺简单、成本低等,已成为制备类金刚石薄膜的热点方法,但适合工业化生产的制备工艺参数尚不明确。以Si单晶为基底,通过液相沉积法在Si表面制备类金刚石薄膜,研究了沉积温度与其摩擦学性能之间的关系。结果表明:在40℃条件下制备的类金刚石薄膜表面光滑平整、硬度最高。此时类金刚石薄膜的干摩擦系数最小,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能。     

射频PECVD方法生长含氢非晶碳膜的结构及摩擦学性能

利用射频等离子体增强化学气相沉积技术在不锈钢表面制备了含氢非晶碳膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在栓盘摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的含氢非晶碳膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;薄膜与不锈钢球对磨时显示出良好的抗磨减摩性能;薄膜的抗磨减摩性能同对磨件表面上形成的转移膜以及摩擦过程中薄膜结构的石墨化相关.     

含氢类富勒烯碳膜在不同润滑介质下的摩擦学性能

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在钢球和硅基底上制备含氢类富勒烯碳膜(FL-C:H),并利用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及纳米压痕仪等手段分析了FL-C:H薄膜的结构和力学性能,并通过摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪和光学显微镜研究了在PAO6和发动机油的润滑介质下FL-C:H薄膜对摩时的摩擦学性能.结果表明:在PAO6和发动机油作为润滑介质下FL-C:H薄膜与FL-C:H薄膜对摩具有较低的摩擦系数和磨损率,能够起到更好得润滑作用.     

一种新型有机薄膜的制备和光电性质的研究

用热蒸发法成功地在玻璃、硅和铝等衬底上沉积新型四羧基合铜化合物ＣｕＢ（Ｂ为有机配体甜菜碱）薄膜．通过对比薄膜与粉末原料的红外吸收光谱图,确认薄膜物质成分与结构未发生变化;电子探针分析结果表明薄膜的元素空间分布均匀．用金相显微镜、扫描电镜对薄膜的表面形貌进行了研究;并测量了膜的电导温度特性、紫外可见吸收光谱和荧光光谱．结果表明,所制备的薄膜是具有很宽禁带宽度（Ｅｇ＞６ｅＶ）的绝缘体,带隙中具有３个能级,测得荧光发射的特征波长为４０９ｎｍ．     

PVA/SiO_2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。     

PVA/SiO2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。     

指纹状碳薄膜在润滑油作用下的摩擦学性能

利用高功率脉冲等离子体增强化学气相沉积(HIP-PECVD)技术,在硅基底表面制备指纹状的碳基薄膜(FPC∶H).通过Tecnai-G2F30型高分辨透射电镜(HRTEM)以及LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用往复摩擦试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和3D轮廓仪分析比较薄膜在润滑油作用下的摩擦性能.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有独特的指纹状类石墨烯结构;在三羟甲基丙烷油酸酯(TMPTO)作为润滑油的条件下,指纹状类石墨烯碳基薄膜在低载荷下表现出良好的减摩性能;在高载荷下表现出优异的抗磨性能,因此指纹状碳薄膜在润滑油作用下具有巨大的发展潜力和实用前景.     

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.     

等离子体增强化学气相沉积法制备类 金刚石薄膜研究综述

类金刚石薄膜由于其独特的物理化学特性,使得该薄膜在光学、电学、机械、医学、航空航天等领域得到了广泛应用。等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)制备类金刚石是近几十年兴起的新的制备类金刚石薄膜的方法,因其对沉积温度要求低,对基底友好,同时还具有沉积速率快和无转移生长的优势,获得了越来越多的研究者关注。详细介绍了类金刚石薄膜优异的特性,阐述了在等离子化学气相沉积条件下,不同沉积条件对沉积类金刚石薄膜结构特性的影响。衬底的选择直接影响着沉积类金刚石薄膜的性能,不同的衬底直接决定着生成类金刚石结构中sp³相的数量和质量;沉积参数是最为常见的控制条件,对沉积薄膜的总体效果影响也是最大的,改变沉积参数,沉积薄膜的表面将会变得更加光滑致密;常用的掺杂元素是硅和氮,掺杂元素的引入往往是为了降低沉积薄膜的内应力,提高与衬底间的结合力,延长使用寿命等;由于很难直接在金属上沉积类金刚石薄膜,所以常通过制备复合层来改善沉积效果。最后对类金刚石薄膜的发展以及今后研究方向进行了展望。     

铋薄膜的制备及表面显微结构表征

本文利用高真空热蒸发方法,通过调节加热电流、改变蒸发时间和观察石英晶振频率来控制薄膜的生长速度,在硅（111）表面上制备了各种厚度的半金属铋薄膜样品。分别用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了半金属铋薄膜的表面形貌,颗拉尺寸和形状特征。结果表明：只有在适当的沉积时间里,才可以制备出表面平滑、结构致密的薄膜。在薄膜表面可以清晰的看到类三角锥形结构的铋微晶,表明生长得到的铋薄膜的结构具有三角轴择优取向。     

拉曼光谱法研究微晶硅薄膜应力梯度

采用拉曼光谱法研究了不同退火时间下的微晶硅薄膜应力。结果发现样品的应力梯度并不随着退火时间的增加而增大。而是存在最大值,这可能与晶粒尺寸有关,且靠近玻璃衬底的薄膜有较高压应力,由衬底到薄膜表面压应力逐渐减小,直到表面变为拉应力。     

多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化

介绍一种使用快速热退火设备,经多次循环退火诱导,在普通玻璃衬底上生长非晶硅薄膜晶化的实验方法.利用拉曼（Raman）光谱、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）、紫外可见分光光度计（UV-VISspectrophotometer）和霍尔（Hall）测试系统对薄膜的结构、形貌及电子迁移率进行测试.结果表明,当退火温度达到680℃时,薄膜开始出现晶化现象;随着快速热退火次数的增加,拉曼光谱在500 cm^-1处测得多晶硅特征峰;在循环退火5次后,其最佳晶化率达到71.9%,光学带隙下降,晶粒增大,载流子迁移率提高.     

3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备了3-巯丙基三甲氧基硅烷单层膜(MPTS-SAM),运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:在组装初期,硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表面出现岛状物;随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装90min后,可以在基体表面形成完整的自组装薄膜.当组装MPTE-SAM后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.85降到了0.19,说明MPTE-SAM可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

射频等离子体功率参数对硅基发光薄膜生长与结构的影响

采用射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以SiH4和Ar的混合气体为源气体,在石英玻璃衬底上制备了硅基发光薄膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对薄膜的形貌、结构和性能进行了表征,并利用发射光谱(OES)对薄膜等离子体生长过程进行了分析.研究结果表明,随着射频功率的增加,等离子体发射光谱中Hβ谱线强度激增,薄膜的红外光谱中Si—O键在1095cm-1处振动吸收峰强度减小,Si—Si键在613cm-1处特征吸收峰强度增加,说明射频功率增加加剧了硅烷的裂解与氧化硅的还原,提高了薄膜结晶度和纳米晶粒的融合度,并降低了沉积薄膜的表面粗糙度.     

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

用离子团簇束及反应离子团簇束技术沉积Zn及ZnO薄膜

用文题所述技术，在玻璃基板上制出了Ｚｎ及ＺｎＯ薄膜。用ＳＥＭ、ＸＲＤ、ＡＥＳ及ＳＥＥＬＦＳ方法，分别研究了其表面形貌、组成、薄膜结构及表面精细结构，同时探讨了薄膜生长过程。结果表明：Ｚｎ薄膜为（００２）面上择优生长的多晶膜，其生长过程为岛状生长：ＺｎＯ薄膜为无定形迷津网络结构，薄膜表面主要含有Ｚｎ、Ｏ两种组分，无其它杂质，Ｚｎ─Ｏ键长为０．２０３ｍｍ。