计算机模拟类金刚石薄膜的光学性能研究

采用射频等离子体化学气相法在BK7玻璃样品上合成了类金刚石薄膜，基于介电模型对样品的光学透射谱进行计算机拟合，得到类全刚石薄膜的折射率和膜厚等性能指标。研究了甲烷浓度，射频功率密度和沉积压力等工艺参数对类金刚石薄膜的光学特性影响规律。试验表明折射率和生长速率均随甲烷浓度和功率密度增加而增加；气体压力对生长速率的影响最显著。     

掺氮类金刚石薄膜的微观结构和光学特性研究

采用射频等离子增强化学气相沉积法( PECVD)制备掺氮类金刚石薄膜(DLC:N),通过原子力显微镜,拉曼光谱和椭圆偏振光谱等对试验样品进行研究,实验结果表明,在薄膜中,氮元素主要以C=N键的形式存在,起到了降低薄膜内应力,提高薄膜附着力的作用;此外,通过控制掺氮量可以制得折射率在1.85～1.6范围内的DLC薄膜.     

类金刚石薄膜的表面性能研究

利用微波-ECR等离子体源全方位离子注入设备,采用PSII与PSII+PECVD工艺在医用316L不锈钢上制备碳改性薄膜.Raman光谱分析表明,薄膜为典型的类金刚石(DLC) 薄膜.静态接触角测量技术研究表明:在酸碱溶液中,DLC薄膜表面价键遭到破坏,稳定性降低.不同工艺制备的DLC薄膜表面能在40mN/m左右,极性分量大于色散分量,呈现出疏水性质.DLC薄膜表面能高低取决于表面碳碳键与粗糙度的变化.     

制备工艺参数对无氢类金刚石薄膜结构及光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃基底和单晶硅片上制备了无氢DLC薄膜。采用多种技术手段表征了不同工艺参数下制备的DLC薄膜的结构及光学性能。结果表明,溅射功率、工作气压、基底温度和氩气流量的变化对薄膜结构、透过率和光学带隙有较大影响。薄膜内部sp~3键含量、可见光透过率及光学带隙都随溅射功率或基底温度的增加而减小,随工作气压的增大而增加,随氩气流量的增加先增大后减小。在工作气压为2.0Pa时,可制备出I_D/I_G为0.86、可见光区平均透过率为85%、光学带隙为1.68eV的DLC薄膜。     

脉冲激光沉积制备类金刚石薄膜的结构和光学性质

采用脉冲激光沉积方法在Si(100)衬底上制备了类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱,拉曼光谱及X光电子能谱研究了衬底温度对薄膜的结构和光学性质的影响.结果表明较低衬底温度制备的薄膜的光学常数具有典型的类金刚石特征.衬底温度的升高导致了薄膜的有序化,使得薄膜的sp3键成分改变,从而影响了薄膜的光学常数.衬底温度过高,导致薄膜严重石墨化,表面粗糙度增加,不利于制备高质量类金刚石薄膜.     

多孔ZnO薄膜结构与光学性能研究

采用sol-gel提拉法,以聚乙二醇(PEG2000)为模板剂,醋酸锌为前驱体,乙醇为溶剂,二乙醇胺为络合剂,在玻璃基片上生长了多孔ZnO薄膜,利用SEM和紫外分光光度计分析了多孔ZnO薄膜的表面形貌和光学性质。研究了涂膜层数,模板剂加入量对多孔ZnO薄膜结构和透射率的影响。实验结果表明:随着涂膜层数的增加,薄膜的透射率有减小的趋势;当镀膜层数一定时,加入PEG2000后,有利于ZnO多孔结构的形成,在一定范围内,孔尺寸随PEG加入量的增加而增大,薄膜的紫外-可见光透射率随PEG加入量的增加而减小。     

掺氮类金刚石薄膜的制备与性能研究

利用空心阴极放电在玻璃基底表面沉积掺氮类金刚石(DLc)薄膜.拉曼光谱(Raman)分析表明,所制备的碳膜具有典型的类金刚石结构.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜表面形貌和粗糙度;利用摩擦磨损仪测量膜的摩擦磨损性能.结果表明,氮的掺入使得薄膜中颗粒致密平整,改变了薄膜的表面微观形貌,进而改善了薄膜的摩擦磨损性能.     

磷掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

应用等离子体浸没离子注入与沉积方法合成了磷掺杂的类金刚石(P doped diamond like carbon,P-doped DLC)薄膜.结构分析表明磷以微米级岛状结构分散于DLC薄膜表层,P的掺杂增加了DIE薄膜的无序性,俄歇能谱证明岛型区域是由P、C、O三种元素形成的化合物,衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)的分析结果显示存在P-O-P和P-O-C的非对称伸缩振动.掺杂表面表现出强烈的亲水性(水接触角为16.9°),体外血小板粘附实验结果显示,P掺杂DLC薄膜表面粘附的血小板少且变形小,表现出的血液相容性优于热解碳和未改性DLC.P-doped DLC薄膜与水的界面张力为2.7 Nj/cm2,具有较理想的接近于血细胞的界面张力,因此与血液保持了较高的相容性.     

光学窗口用低应力类金刚石薄膜

类金刚石(DLC)薄膜自身具备较好的光学性能,从而在红外光学窗口具有极大的应用前景,但其残余应力决定了薄膜的稳定性。基于射频磁控溅射技术,在双面抛光Si (100)基底上,采用射频功率350 W、本底真空2.0×10^-7Pa、溅射气压7.1×10^-3Pa、氩气流量50 mL/min等工艺,沉积厚度为2.5785μm、残余应力为0.9 GPa的DLC薄膜,膜基结合力良好。Raman光谱测试显示薄膜具备DLC薄膜特性。轮廓仪测试的S_q为0.957 nm,样品表层较为平滑。利用剥离法,用3M胶带检测薄膜附着力等级达到3B,未出现薄膜脱离现象。     

含钨类金刚石薄膜的制备与性能研究

为了满足制备较厚低摩擦系数类金刚石薄膜（DLC）耐磨镀层的实际需求，对在等离子增强化学气相沉积的类金刚石薄膜（W—DLC）中掺钨进行了系统研究。研究结果表明，类金刚石薄膜掺入钨，在较宽的工艺条件范围内，都可以沉积厚度超过5μm的薄膜而不发生剥落。适当控制工艺条件和膜中钨的含量可以提高薄膜的硬度，降低磨损率，且保持低的摩擦系数和较高的沉积速率。     

类金刚石薄膜的抗凝血与抗菌性能研究综述

类金刚石薄膜(DLC)具有优良的摩擦性能和力学性能,也具有较好的耐腐蚀性、组织相容性和血液相容性,可被广泛应用于骨科、心血管和牙科等领域,是一种很有前途的生物医学材料。为了挖掘DLC在医用材料领域的应用潜力,学者们对DLC的抗凝血性能以及抗菌性能进行了大量研究,本文以此为出发点总结了DLC抗凝血与抗菌性能两方面的研究成果并分析了两种性能的影响因素。大量实验结论表明DLC有着较好的抗凝血性能,并且与其他医用材料对比其抗凝血效果也更佳。另外发现DLC抗菌能力并不突出,但可通过掺杂其他元素、改变工艺参数等措施使其成为较为理想的无机抗菌薄膜材料。两种性能的结合使DLC可能成为人体植入材料的表面镀层。本文最后结合DLC在医学材料各领域的应用现状指明了DLC研究中存在的问题,并提出了解决问题的一定见解,对DLC的医学应用也提出了展望。     

PECVD法制备类金刚石薄膜的结构和摩擦学性能研究

采用射频一直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积了类金刚石薄膜。用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行了表征，并用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度。用UMT微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同的滑行速度下薄膜的摩擦学性能。结果表明：所沉积的薄膜具有典型类金刚石薄膜的结构特征，薄膜表面光滑致密，硬度较高；薄膜与氧化铝陶瓷球对磨显示出良好的摩擦学性能，随着滑行速度的增加，薄膜的摩擦系数单调降低，但磨损寿命先增加后降低。     

阴极真空弧源沉积氟化类金刚石薄膜的结构与性能研究

采用脉冲磁过滤阴极真空弧源沉积系统(FCVA)在单晶硅基片上制备了含氟量不同的一系列氟化类金刚石膜(a-C:F).重点研究了氟掺杂对非晶态碳基薄膜结构、机械性能和疏水性能的影响.薄膜的成分和结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)和激光拉曼光谱(Raman)进行了表征,薄膜表面形貌和粗糙度采用原子力显微镜(AFM)进行了分析.使用纳米压痕仪测量了薄膜硬度,纳米划痕仪测量了膜基结合力.采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.结果表明,随着CF4流量的逐渐增加,薄膜的氟化程度逐渐增强,膜中最大氟含量达45.6 at%;薄膜呈典型的类金刚石状结构,但薄膜的无序化程度增强;由于-CFn+的刻蚀,薄膜表面更加致密化、粗糙度逐渐减小.薄膜的机械性能良好,硬度在12GPa以上.薄膜的疏水性能得到增强,与双蒸水之间的最大接触角达106°,接近于聚四氟乙烯(PTFE,110°).     

掺硅类金刚石薄膜的制备及其光学性质研究

利用直流磁控溅射技术在单晶硅和光学玻璃表面制备了掺硅类金刚石薄膜,采用紫外-可见光光谱仪、原子力显微镜、X射线光电子能谱(XPS),荧光光谱仪考察了不同硅含量对类金刚石薄膜的光学透过、表面形貌、电子结构和光学带隙的影响.结果表明,掺硅后的类金刚石薄膜的表面粗糙度先变大后变小,光学带隙变宽,但当掺硅达到一定量时,光学带隙有所降低.随着硅掺入量的增加,薄膜的红外透过率显著提高;光的发射中心"蓝移"并且强度增加.XPS的结果表明薄膜的sp3/sp2的比率随着硅含量的增加而变大.     

射频功率对筒状聚酯内壁类金刚石薄膜结构与性能的影响研究

利用偏压/射频耦合等离子体增强化学气相沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯,PET)筒内壁制备了类金刚石薄膜(DLC)。采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、三维表面轮廓仪、紫外/可见光分光光度计和气体渗透率测试仪考察了射频功率对类金刚石薄膜的结构、沉积速率、表面形貌、光学透过率和气体阻隔性能的影响。结果表明,膜层沉积可有效阻挡近紫外区域的光线,同时对O2,CO2的阻隔能力明显提高,这是由于DLC膜层的致密性质以及PET表面原有缺陷的覆盖。与未镀膜PET相比,150 W时制备的DLC膜的气体透过率分别从58.5,61.7cm3m-2atm-1d-1降低至0.7,1.5 cm3m-2.atm-1d-1,相应的对O2,CO2的阻隔率分别可以提高80倍和40倍。     

铪掺杂对类金刚石薄膜的结构和光学带隙的影响

以甲烷为源气体,高纯碳和金属铪为靶材,采用双靶共溅射磁控技术制备了铪掺杂类金刚石(Hf-DLC)薄膜,通过现代分析测试技术手段对薄膜的表面形貌、键合结构、化学组成和光学性能等进行表征、分析。结果表明,随着铪靶溅射功率的增大,薄膜中Hf含量增加,且薄膜中Hf与C形成纳米晶HfC;铪掺杂使得薄膜表面颗粒减小,变得更加细密。Hf-DLC薄膜的光学带隙在1.12~1.85 eV,表现出半导体材料带隙特性;Hf掺杂使得薄膜中sp²C含量降低,碳π~π^*带边态密度增大,导致其光学带隙随着掺杂Hf量的增加而减小。因此,通过合理控制Hf-DLC薄膜中Hf的含量,可实现对薄膜的结构和光学带隙的有效调控。     

掺杂对类金刚石薄膜性能的影响

类金刚石膜具有良好的机械性能、电学性能、光学性能、摩擦学性能、热学和化学性能以及生物相容性.为了进一步挖掘并改善类金刚石膜潜在性能,人们在类金刚石膜中掺入不同元素并研究了膜性能变化.总结了掺杂对类金刚石膜性能的影响.     

类金刚石薄膜抗腐蚀疲劳性能的研究进展

类金刚石（DLC）薄膜是一种具有高耐磨性和高化学稳定性的薄膜材料,应用也越来越广泛。随着关键材料部件的服役环境越来越苛刻,关键部件的防护和可靠性面临新的挑战,近年来DLC的抗腐蚀性能越来越被重视。本文聚焦DLC的腐蚀和耐磨机理,归纳了DLC薄膜对合金表面腐蚀防护的研究热点,介绍了应用在材料表面的DLC不同制备方法,简述了单层DLC、多层DLC和掺杂型DLC的结构和防护机理。多层DLC具有很大的研究价值和广泛的应用前景。最后,对当前DLC薄膜对基材表面防护的发展趋势和挑战进行了展望。     

类金刚石膜的光学及场发射性能研究现状

类金刚石膜以其优良的性能广泛应用于机械、电子、光学和生物学等许多领域，主要介绍了DLCF的光学及场发射性能研究进展，并对研究现状进行了分析和展望。     

不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其性能研究

采用激光拉曼光谱、轮廓仪、色差仪、微纳米力学综合测试系统、摩擦磨损试验机等设备,对霍尔等离子体源辅助中频非平衡磁控溅射制备的不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其宏观性能进行了研究.结果表明,随着氩气/氮气流量比的增加,薄膜中的sp3含量出现极大值,极大值两侧对应着不同的微观机制.同时,薄膜的沉积速率逐渐降低,硬度与弹性模量呈现出先增大后减小.薄膜的颜色主要是黑色并随着氮气含量的增加薄膜反射率在红光波段增强.