类金刚石薄膜的激光损伤特性及工艺优化

采用脉冲真空电弧沉积(PVAD)技术制备了类金刚石(DLC)薄膜,并对其抗激光损伤特性进行了研究,优化了制备工艺.对DLC薄膜激光损伤阈值(LIDT)的测试结果表明,随着厚度的增加,薄膜的LIDT开始呈下降趋势,当厚度达到100nm以上时,则趋于一个稳定值.正交实验结果的处理和分析表明,在所给定的工艺参数范围内,主回路电压是影响DLC膜抗激光损伤性能的最主要因素,基片温度、清洗时间和脉冲频率则影响较小.为得到较好的抗激光损伤能力,采用PVAD技术制备DLC薄膜的最佳工艺参数为:清洗时间20 min、基片温度150℃、脉冲频率5 Hz、主回路电压150 V.退火处理会使DLC薄膜的激光损伤阈值明显提高.     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性

非平衡磁控溅射(UBMS)结合了普通磁控溅射(MS)和离子束辅助沉积的优势,易于实现离子镀,近年来得到了广泛的应用.采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质.本文研究了非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜的光学、机械,电学和化学性能.研究表明,非平衡磁控溅射制备的DLC膜具有较宽的光谱透明区,且表面光滑、摩擦系数小、耐磨损、抗化学腐蚀,同时具有较高的电阻率和良好的稳定性.     

非平衡磁控溅射技术制备用于红外减反射的无氢碳膜

红外减反射保护膜具有特定的厚度要求,如能进一步减小无氢类金刚石膜(DLC)的光学吸收,就能使其在较大厚度时不过分损失光通量而得以广泛应用.从这点来讲,无氢类金刚石膜是一种极具开发潜力的材料.本文采用非平衡磁控溅射技术(UBMS)制备了无氢类金刚石膜,并研究了其厚度均匀性.研究结果表明:该非平衡磁控溅射装置有能力获得大于φ150 mm的均匀性范围.对DLC膜红外透射谱的分析表明,分别在Si和Ge基底表面单面制备的DLC薄膜,其峰值透射率在波数2983/cm时分别为68.83%和63.05%,这一结果接近无吸收碳材料理论上所能达到的值.同时,在5000到800/cm范围内,未发现明显的吸收峰.这些优良的光学特性表明,采用非平衡磁控溅射技术制备的无氢DLC膜可以作为窗口的红外增透保护膜使用.     

纳秒激光辐照对类金刚石薄膜的损伤及改性

利用Nd:YAG纳秒激光(波长分别为355、532和1 064 nm)辐照由电子束蒸发技术制备的类金刚石(DLC)薄膜,通过光学显微镜、光学轮廓仪和拉曼光谱仪等分析了辐照后的薄膜样品,结果表明:不同波长的单脉冲激光辐照时,DLC膜的激光损伤阈值不同;同一波长的多脉冲激光辐照时,损伤阈值低于单脉冲辐照阈值;脉冲激光辐照对DLC膜具有改性作用,受辐照薄膜区域表层发生了石墨化、剥落和气化效应,致使DLC膜表面出现了隆起和弹坑,隆起高度和弹坑深度与激光能量密度大小和脉冲个数有关.     

非平衡磁控溅射无氢DLC增透膜的研制

非平衡磁控溅射(UBMS)技术近年来得到了广泛地应用.采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质.本文利用正交实验方法,对非平衡磁控溅射技术制备无氢DLC膜增透膜进行了研究,得到了影响薄膜光学性能的主要因素和最佳的制备工艺.结果表明,非平衡磁控溅射制备的无氢DLC膜具有较宽的光谱透明区,锗基底单面沉积DLC膜,其峰值透射率达到61.4%,接近理论值.     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的激光损伤过程研究

类金刚石薄膜是一种很好的红外窗口表面增透保护材料,随着对其抗激光损伤特性研究的不断深入,越来越多的研究者都将研究的重点放在了如何提高其激光损伤阈值上。然而,不同沉积方法制备的薄膜由于其微观结构存在的差异,必然会导致破坏的过程有所不同。本文采用非平衡磁控溅射技术沉积的薄膜,对其损伤过程进行了深入的研究。结果表明：在不同的激光能量下,DLC薄膜出现不同的损伤形态,而这些与薄膜的缺陷、内应力以及薄膜与衬底的结合力密切相关。     

类金刚石碳膜的结构特性与耐磨性能

采用双离子束增强沉积（IBED）和离子束直接沉积（IBD）技术，在CHn 能量为200~550eV和3～25keV范围内沉积的类金刚石薄膜具有光滑平坦的表面和非晶结构。X光电子谱和Raman光谱分析、以及显微硬度测量的结果表明，随着轰击离子能量的降低，薄膜的金刚石特性增强；在200～550eV能量范围内制备的DLC膜具有明显的sp3键特征和很高的显微硬度。沉积在GCr15钢上的DLC膜与GCr15钢的摩擦学对比实验表明，DLC膜具有很低的摩擦系数、比磨损率和高的抗磨损指数，这证明采用上述两种方法制备的DLC膜具有优良的抗摩擦磨损性能。     

高激光损伤阈值266nm紫外增透膜研究

为了研制高激光性能紫外增透膜,分别使用HfO2/SiO2和Al2O3/MgF2两种高低折射率材料组合,采用物理气相沉积技术,设计制备了266 nm增透膜;分析测试了不同材料所组成的增透膜的剩余反射率、粗糙度、光学损耗、界面电场强度和激光诱导损伤阈值等特性。研究结果表明,两组不同膜料制备的266 nm增透膜都能达到剩余反射率<0.2%的要求,且激光诱导损伤阈值都大于5 J/cm(2266 nm,7 ns)。     

外加偏置电场对类金刚石薄膜激光损伤形貌影响研究

研究了使用非平衡测控溅射技术沉积的类金刚石(DLC)薄膜其抗激光损伤能力;通过对比施加偏置电场前后薄膜的损伤情况,发现:DLC薄膜施加偏置电场后,薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜,损伤形貌存在明显不同,损伤面积减小;薄膜的激光损伤情况得到改善。实验结果显示,外加偏置电场对DLC薄膜的损伤有影响。认为:激光在DLC薄膜中激励产生的光生电子在电场的作用下产生快速漂移,间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度,减缓了薄膜的石墨化,提高了DLC薄膜的抗激光损伤能力。     

PLD法制备NiO薄膜及结构和形貌的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在Si衬底上制备NiO薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对所制备薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征分析,研究衬底温度和脉冲激光能量对NiO薄膜结构和形貌的影响,得到生长质量较高、择优取向的多晶NiO薄膜的一种最佳制备条件.制备了p-NiO/n-Si异质结器件,Ⅰ-Ⅴ特性测试表明,器件具有良好的整流特性.     

Optimisation of diamond-like carbon films by unbalanced magnetron sputtering for infrared transmission enhancement

Diamond-like carbon (DLC) films have potential applications in infrared transmission enhancement. Reducing or eliminating mechanical stress and optical absorption of DLC is important in such applications because relatively thick films are necessary. In this work, DLC was deposited in an unbalanced magnetron sputtering (UBMS) system. Mechanical and optical properties of the DLC films were analysed. Thick DLC films were deposited which satisfied applications for the infrared windows at 3–5 and 8–10 μm. At optimised conditions, the stress in the DLC films decreased with increasing thickness, approaching 1 GPa. For single side DLC coated silicon substrate, about 69% transmittance was achieved at wavelengths near 5 μm, close to the theoretical value for non-absorbing DLC material. Other properties such as surface roughness, wetting angle, and stability were also studied, which showed that the DLC films produced in the UBMS system were excellent for infrared transmission enhancement applications in tough environments.     

基于RFPECVD方法不锈钢上沉积类金刚石薄膜的机械与摩擦特性

讨论用射频等离子体增强化学气相沉积(RFPECVD)工艺,在室温下实现在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上镀类金刚石(DLC)膜.为提高DLC膜的结合力,首先在不锈钢基底上沉积Ti/TiN/TiC功能梯度膜.借助所设计的界面过渡层,成功地在不锈钢基底上沉积了一定厚度的DLC膜.通过优化沉积参数,所沉积的DLC膜在与100Cr6钢球对磨时摩擦系数低于0.020.在摩擦过程中DLC膜的磨损机制借助SEM、Raman分析进行了研究.     

类金刚石薄膜的激光损伤特性测试与分析

使用脉宽12ns，波长1064nm调Q Nd：YAG激光器对真空阴极电弧沉积（VCAD）法制备的类金刚石薄膜进行抗激光损伤测试，结果表明，VCAD法镀制的薄膜抗激光损伤阈值为0．6J／cm^2。通过对热冲击效应的数值计算，得到了光斑中心的温度场和薄膜表面的应力场分布。研究表明，热应力在类金刚石薄膜的破坏过程中起主导作用，脉冲电弧沉积的DIE薄膜的激光损伤主要源于应力破坏。     

通过制备Ti/TiC和Si/SixNy过渡层在铜基体上沉积类金刚石膜的研究

将磁控溅射物理气相沉积（MS-PVD）和电子回旋共振-微波等离子体增强化学气相沉积（ECR—PECVD）技术相结合，在铜基体上通过制备两种不同的过渡层，成功地沉积了类金刚石膜。拉曼光谱结果分析表明，所制备的碳膜都具有典型的类金刚石结构特征。通过原子力显微镜对薄膜的微观形貌进行分析，采用纳米压痕测量薄膜的硬度和模量。并对Ti／TiC过渡层和Si／SixNy过渡层上沉积的类金刚石薄膜进行了研究对比。     

DLC薄膜中sp~2键含量对HUVEC细胞附着性能的影响

本文利用具有特殊的电子结构的类金刚石(DLC)薄膜来研究材料表面电子结构对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)附着性能的影响。采用直流电弧脉冲等离子体沉积法制备DLC薄膜,通过改变靶室气体种类和气体压强来控制DLC薄膜中sp2键的含量,并通过Raman光谱分析法进行测定。采用DAPI免疫荧光染色法对细胞附着形态进行观察,并利用ImageJ对随机记录的多个视场的所有细胞进行了细胞附着形态的统计学分析。实验结果表明:在充入Ar气制备的DLC薄膜表面,内皮细胞的附着性能随着sp2键含量的升高而变差,充入Ar/C2H2混合气体制备的DLC薄膜因所有细胞附着形态均很差而未体现出随sp2键含量而变化的明显趋势。