功率对氘代辉光放电聚合物结构和力学性能的影响

采用射频辉光放电聚合技术,在低压等离子体聚合装置上开展在5~20 W功率下氘代辉光放电聚合物薄膜的制备及性能研究。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪表征薄膜的化学结构,讨论了功率变化对其官能团结构的影响规律。利用元素分析仪和纳米压痕仪表征薄膜中氘原子的相对含量和薄膜的力学性能。研究表明:随着功率的升高,薄膜中的氘含量先升高后降低,在10W时达到最大,薄膜中SP3 CD的相对含量增加,SP3 CD2的相对含量减小;聚合物薄膜的硬度和杨氏模量均随功率的增加而减小。     

硅掺杂辉光放电聚合物薄膜的热稳定性研究

采用等离子体辉光放电聚合技术,在不同四甲基硅烷(TMS)流量条件下制备了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重(TG)分析技术分析了不同TMS流量对Si-GDP薄膜结构与热稳定性的影响.结果表明:随着TMS流量在0–0.06 cm³/min范围变化,Si-GDP薄膜中Si的原子含量C_Si为0–16.62%;含Si红外吸收峰的相对强度随TMS流量的增加而明显增大;Si-GDP薄膜的TG分析显示,温度在300 ℃时,随TMS流量的增加,Si-GDP薄膜的失重减少,热稳定性增强. 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 X射线光电子能谱 热稳定性     

热处理对制备辉光放电聚合物薄膜结构及光学性能的影响

利用低压等离子体聚合技术制备了约5 μm的辉光放电聚合物薄膜, 将所制备的样品放入热处理炉中通入氩气保护, 分别在280 ℃, 300 ℃, 320 ℃, 340 ℃进行热处理. 对热处理后的样品采用傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)分析了不同热处理温度对薄膜结构的影响. 对CH振动区进行了分峰高斯拟合, 定量的分析了个官能团的变化. 利用紫外可见光谱仪分析了热处理前后薄膜在紫外–可见光区域内光学透过率及光学带隙的变化. 结果表明: 随着热处理温度的升高,薄膜中H含量减少, 薄膜中甲基相对含量减少, 而双键、芳香环结构相对含量增加, 在600 nm以后的可见光区, 薄膜的透过率减小. 薄膜光透过率的截止波长红移, 光学带隙减小. 关键词： 热处理 薄膜结构 等离子体聚合 光学性能     

射频功率对辉光聚合物薄膜结构与光学性质的影响

采用三倍频射频辉光放电聚合技术,利用低压等离子聚合装置在不同功率条件下制备辉光放电聚合物(GDP)薄膜. 利用表面轮廓仪、Fourier变换红外光谱仪表征所制备薄膜在不同功率下的生长速率和化学结构, 讨论了功率变化对薄膜生长速度和化学结构的影响.利用元素分析仪和紫外可见光谱仪表征GDP薄膜中碳氢原子比和光学性质. 研究表明:薄膜的生长速率随射频功率的增大先增加后减少,功率为40 W时,生长速率可达到0.34 μm/h. 在波长大于500 nm的可见光区, GDP薄膜的光学透过率都在90%以上. GDP薄膜的光学间隙随射频功率的增大先减少后增加,射频功率为50 W时制备GDP薄膜的光学间隙最小.     

不同工作压强下辉光放电聚合物薄膜的表面形貌与光学性质

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物(GDP)薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明:GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑,均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱,C=C双键含量不断减小,碳氢原子数比不断减小,氢元素含量逐渐增大,薄膜的光学透过率截止波长发生"蓝移",光学间隙不断增加。     

工作压强对硅掺杂辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下制备了掺硅的辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜.并采用傅里叶变换红外吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)对Si-GDP薄膜进行了表征,分析了压强变化对其内部结构及成分的影响.利用紫外—可见光谱对Si-GDP薄膜的光学带隙进行了分析.结果表明:Si-GDP薄膜中Si元素主要以Si—C,Si—H,Si—O,Si—CH₃的键合形式存在;随着工作压强的增大,薄膜中Si—C键相对含量先减小后增加;从Si-GDP薄膜的XPS分析可以发现,C—C与C C含 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 工作压强 傅里叶变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱     

二氧化锆薄膜表面粗糙度的研究

采用电子束蒸发工艺,利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪,研究了不同基底粗糙度、不同二氧化锆薄膜厚度以及不同的离子束辅助能量下所沉积的二氧化锆薄膜的表面粗糙度。结果表明：随着基底表面粗糙度的增加,二氧化锆薄膜表面粗糙度呈现出先缓慢增加,当基底的粗糙度大于10nm后呈现快速增加的趋势;随着二氧化锆薄膜厚度的增加,其表面均方根粗糙度（RMS）先减小后增大;随着辅助沉积离子能量的增加,其表面粗糙度呈现出先减小后增加的趋势。     

铝纳米颗粒表面等离子体共振峰可控性研究

在石英基底上制备了铝(Al)薄膜,同时加热烘烤制备了Al纳米颗粒,研究了不同厚度的Al纳米颗粒的吸收特性。结果表明,随着烘烤温度的上升,Al薄膜的粗糙度越来越大;当温度达到300℃时,Al薄膜完全转化成Al纳米颗粒。在300℃的烘烤温度下,当膜厚从5nm增加到25nm时,薄膜的共振吸收峰红移40nm。这种制备Al纳米颗粒的工艺简单、省时、成本低、效率高。     

PLD方法制备的超硬非晶碳薄膜研究

 用脉冲激光沉积在不同条件下制备非晶碳超硬薄膜，研究了非晶碳超硬薄膜的表面形貌、结构、应力、硬度以及能谱等。原子力显微镜和扫描电镜图像显示，薄膜表面平整、致密且光滑,均方根粗糙度最大为0.877 nm。在高激光重复频率、高激光通量条件下，薄膜有很大的应力，致使膜层褶皱甚至破裂，小角X射线衍射表明薄膜为非晶态且最大残余应力达30 GPa以上,但300 ℃温度的原位退火可以有效降低残余应力；纳米压痕测试表明薄膜硬度大于20 GPa，弹性模量大于200 GPa；X射线光电子能谱表明薄膜中sp3的含量在39%~53%之间变化，并且与激光通量成正比。     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜的热环化研究

采用两种单体同时蒸发沉积聚合方法制备得到聚酰亚胺（PI）薄膜。对不同温度下和不同恒温时间的聚酰胺酸（PAA）薄膜进行了红外分析,将300 ℃恒温3 h以上的薄膜脱膜,用白光干涉仪测量了PI薄膜热环化前后表面质量。采用热重分析仪在不同升温速率条件下对薄膜进行了分析。结果表明,在热环化过程中,随着温度增加亚胺化程度逐渐增加。在300 ℃时随着恒温时间增加亚胺化程度逐渐增加,恒温3 h以上薄膜亚胺化较为完全,可以获得完整且不易破损的自支撑薄膜。在热环化过程中,升温速率较低时薄膜的亚胺化程度在低温区转化率提高,过量单体蒸发更完全,故一般选择较小的升温速率,约10 ℃/min甚至更低。采用上述热环化工艺得到了亚胺化程度较高且不易破损的PI薄膜,其表面均方根粗糙度为9.8 nm。     

Description of surface roughness of sol-gel films/coatings by X-ray reflectivity technique

As an excellent optical or photoelectric material, indium tin oxide (ITO) film was prepared by sol-gel dip-coating and subsequent annealing process. X-ray reflectivity measurement based on the first Born approximation theory was performed for the characterization of surface roughness of ITO film. It is found that the roughness can be described as self-affined over finite length scales and the surface roughness increases with the annealing temperature or holding time. The results were compared with complementary data obtained by atomic force microscope tests and it is found that they match very well. The first Born approximation theory provides a valuable tool for the rough surface characterization of sol-gel films/coating through X-ray reflectivity technique.     

脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜研究

用脉冲偏压电弧离子镀通过控制不同的氮流量在(100)单晶Si基片上制备了不同成分的CN_x薄膜.用光学显微镜,XPS,XRD,激光Raman和Nanoindenter等方法研究了薄膜的形貌、成分、结构和性能.结果表明,薄膜表面平整致密、氮含量随着氮流量的降低而降低、结构为非晶且为类金刚石薄膜;随着氮含量从18.9%降低到5.3%(摩尔百分比,全文同),薄膜的硬度和弹性模量单调增加而且增幅较大,其中硬度从15.0 GPa成倍增加到30.0 GPa;通过氮流量的调整能够敏感地改变薄膜中的sp³键的含量,是CN_x薄膜的硬度和弹性模量获得大幅度调整的本质原因. 关键词： x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 脉冲偏压 电弧离子镀 硬度     

二氧化钛薄膜表面粗糙度研究

为了探究二氧化钛(TiO₂)薄膜表面粗糙度的影响因素, 利用离子束辅助沉积电子束热蒸发技术对不同基底粗糙度以及相同基底粗糙度的K9玻璃完成二氧化钛(TiO₂)光学薄膜的沉积。采用TalySurf CCI非接触式表面轮廓仪分别对镀制前基底表面粗糙度和镀制后薄膜表面粗糙度进行测量。实验表明, TiO₂薄膜表面粗糙度随着基底表面的增大而增大, 但始终小于基底表面粗糙度, 说明TiO₂薄膜具有平滑基地表面粗糙的作用; 随着沉积速率的增大, 薄膜表面粗糙度先降低后趋于平缓; 对于粗糙度为2 nm的基底, 离子束能量大小的改变影响不大, 薄膜表面粗糙度均在1.5 nm左右; 随着膜层厚度的增大, 薄膜表面粗糙度先下降后升高。     

Influence of annealing temperature on the structural, optical and mechanical properties of ALD-derived ZnO thin films

ZnO thin films grown on Si(1 1 1) substrates by using atomic layer deposition (ALD) were annealed at the temperatures ranging from 300 to 500 °C. The X-ray diffraction (XRD) results show that the annealed ZnO thin films are highly (0 0 2)-oriented, indicating a well ordered microstructure. The film surface examined by the atomic force microscopy (AFM), however, indicated that the roughness increases with increasing annealing temperature. The photoluminescence (PL) spectrum showed that the intensity of UV emission was strongest for films annealed at 500 °C. The mechanical properties of the resultant ZnO thin films investigated by nanoindentation reveal that the hardness decreases from 9.2 GPa to 7.2 GPa for films annealed at 300 °C and 500 °C, respectively. On the other hand, the Young's modulus for the former is 168.6 GPa as compared to a value of 139.5 GPa for the latter. Moreover, the relationship between the hardness and film grain size appear to follow closely with the Hall-Petch equation.     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅲ)疏水性能分析

不同沉积条件下，在单晶硅基底上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜，用静滴接触角/表面张力测量仪测量了水与FN-DLC膜表面的接触角.用X射线光电子能谱、Raman光谱和傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)分析了薄膜的组分和结构.用原子力显微镜观测了薄膜的表面形貌.结果表明，FN-DLC薄膜疏水性能主要取决于薄膜表面的化学结构、薄膜表面极化强度的强弱、以及薄膜的表面粗糙度的大小.sp³/sp²的比值减小，CF₂基团含量增加，薄膜粗糙度增加，接触角增大；反之，则接触角减小.在工艺上，沉积温度和功率的减小，气体流量比r(r=CF4/［CF₄+CH₄］)的增加，都会使水的浸润性变差，接触角增大. 关键词： 氟化类金刚石膜 疏水性 接触角     

基于小波变换Cu-W薄膜表面形貌表征与硬度值分散性评价

提出了一种基于小波变换描述薄膜表面形貌的方法.运用离散小波变换法研究磁控溅射Cu-W薄膜表面特征随溅射时间的演变.结果表明，Cu-W薄膜在溅射时间超过600s时才达到稳定.不同薄膜表面形貌的变化主要是由高频部分引起.薄膜的粗糙表面会引起纳米压入硬度值的分散，这种分散性可用基于小波变换的薄膜表面形貌多尺度分解评价. 关键词： Cu-W 薄膜 表面形貌 小波变换 纳米压入     

非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究

利用中频非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨碳膜, 采用Raman光谱、高分辨透射电子显微镜、原子力显微镜分析了薄膜微观结构和表面形貌; 采用纳米压痕仪和CSM摩擦磨损试验机测试了碳膜力学性能和摩擦学性能. 结果表明: 利用中频非平衡磁控溅射技术沉积的碳膜是一种以sp²键合碳为主、结构非晶、硬度适中、应力较低、表面粗糙度较大、摩擦性能优异的薄膜. 脉冲占空比对薄膜微观结构和性能有显著影响, 随着脉冲占空比的增大, Raman光谱D峰和G峰的强度比I_D/I_G先减小后增大, 而硬度随脉冲占空比的增大却呈现出相反的变化趋势, 即先增大后减小; 大气氛围中的摩擦性能测试表明, 本实验制备的薄膜具有优异的抗磨性能(～10^-11 cm³/N^-1. m^-1)和承载能力(～2.5 GPa). 随脉冲占空比的增大, 薄膜摩擦系数变化甚微而磨损率却呈现先显著减小后轻微增大的变化趋势. 类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的结构稳定性.