衬底温度对类金刚石薄膜力学性能的影响

 采用脉冲激光沉积方法在不同衬底温度下制备了最高硬度与弹性模量分别达45 GPa和290 GPa,且表面十分光滑的类金刚石薄膜。在相对湿度为80%的条件下,薄膜最低的摩擦系数与磨损率分别为0.045与5.74×10^-10 mm³·N^-1·m^-1。实验结果表明,硬度与弹性模量随衬底温度升高而降低,摩擦系数与磨损率随衬底温度升高而增大。拉曼光谱表明:在室温下制备的薄膜为典型类金刚石结构,sp³含量高达76.8%,而随温度升高,薄膜结构逐渐经无定形碳结构向纳米晶石墨结构方向发展,sp³含量也随之降低,力学性能变差。     

膜厚对直流磁控溅射Nb薄膜微结构的影响

 采用直流磁控溅射方法制备膜厚为50, 100, 200, 400, 600 nm的Nb薄膜,对薄膜的沉积速率、表面形貌、晶体结构进行了研究,并对其应力和择优取向进行了详细的分析。原子力显微镜图像显示Nb膜表面光滑、致密,均方根粗糙度达到0.1 nm量级。X射线小角衍射给出了薄膜的晶格结构、晶粒尺寸和应力情况。分析表明薄膜为多晶体心立方结构(bcc),在(110)晶面方向存在明显的择优取向,且随着薄膜厚度增大而增强。Nb膜应力先随薄膜厚度增大而增大,在200 nm时达到最大值(为1.015 1 GPa),后随薄膜厚度的增大有所减小。     

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。     

Fe纳米颗粒嵌埋对类金刚石薄膜结构及电学性能的影响

 采用脉冲激光气相沉积方法制备了不同Fe嵌埋浓度的Fe: DLC多层纳米复合薄膜。用X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜的组成成分进行分析。利用透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱、电流-电压曲线研究Fe纳米颗粒嵌埋对薄膜的微观结构及电学性能的影响。XPS和TEM表明,Fe纳米颗粒周期性地均匀地嵌埋在碳薄膜中。拉曼光谱表明薄膜中的C为典型的类金刚石结构,Fe纳米颗粒促进芳香环式结构的形成,薄膜结构的有序度提高。电流 电压曲线表明,Fe纳米颗粒的嵌埋导致薄膜的室温电导率增加。