带状真空电弧磁过滤器等离子体分布特性及制备类金刚石膜研究

采用大尺寸矩形石墨靶作为真空阴极电弧源, 研制了带状真空电弧磁过滤器. 使用法拉第杯和朗缪尔探针对90 ℃弯曲磁过滤器中的带状等离子体出口所在平面的15个区域的离子能量和密度进行了测试; 用该带状真空电弧磁过滤器制备了类金刚石膜(diamond-like carbon, DLC); 对相应位置上的类金刚石膜进行了Raman分析和膜厚测量. 结果表明: 磁过滤器出口所在平面的15个划分区域中离子能量分布接近麦克斯韦分布, 离子能量分布与类金刚石膜的结构具有明显的对应特征, 离子密度分布与DLC膜膜厚分布相互之间具有相关性.     

非平衡磁控溅射法类金刚石薄膜的制备及分析

利用非平衡磁控溅射物理气相沉积技术制备了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜.分析沉积工艺参数对所得类金刚石薄膜的电学特性的影响以及溅射粒子的大小、能量、碰撞及沉积过程中的相变机理后认为：溅射粒子越小、与环境气体分子的碰撞次数越多、与衬底相互作用时具有适当动量等，能够有效提高薄膜中sp^３杂化碳原子的含量.利用拉曼光谱 、纳米力学探针、红外光谱、扫描电镜等分析了所得类金刚石膜的结构、力学及光学性能、 表面形貌等特征.结果表明，类金刚石膜中sp^３杂化碳原子的含量较高，显微硬 度大于11GPa，薄膜光学透过率达到89.4％，折射系数为1.952，沉积速率为0.724μm/h，表 面光滑、致密、均匀，不存在明显的晶粒特征. 关键词： 非平衡磁控溅射 类金刚石膜 拉曼光谱 红外光谱     

微波ECR全方位离子注入制备类金刚石碳膜的结构及摩擦学性能研究

利用微波ECR全方位离子注入技术，在单晶硅（100）衬底上制备类金刚石薄膜.分析结果表明，所制备的类金刚石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，摩擦系数小.其中，薄膜的结构和性能与氢流量比关系密切，随氢流量比的增加，薄膜的沉积速率减小，表面粗糙度降低，且生成sp³键更加趋向于金刚石结构，表面能 更低，从而使摩擦系数大幅降低. 关键词： 全方位离子注入 类金刚石碳膜 拉曼光谱 摩擦磨损     

射频等离子体法制备类金刚石薄膜

利用射频等离子体化学气相沉积法，以丁烷、氢气和氩气的混合气体为原料，在Ф200mm锗基片上沉积出均匀的类金刚石薄膜。研究类金刚石薄膜的特性及工艺参数对其性能的影响规律，给出应用于红外装置中的类金刚石薄膜镀膜元件光谱性能。     

脉冲激光制备类金刚石薄膜及原位激光等离子体发射光谱

用ＹＡＧ脉冲激光轰击真空室内的石墨靶,可以形成包含碳素的激光等离子体,并在硅或石英衬氏上淀积形成某种类型的碳膜。用光学多道分析仪原位测量了激光等离子体的发射光谱,给出反应空间可能存在的反应基团有碳原子、碳离子、碳分子等,用拉曼光谱研究了薄膜的结构,证明所形成的薄膜为类金刚石膜,并得出碳原子和碳离子与薄膜的类金刚石结构有关。制备过程中,氢的参与有利于薄膜中金刚石成分的形成。空间分辨的原位激光等离子体发射光谱表明,在反应空间存在薄膜形成的最佳位置。     

铜上采用过渡层沉积类金刚石薄膜的研究

将等离子增强非平衡磁控溅射物理气相沉积(PEUMS-PVD)和电子回旋共振-微波等离子体增强化学气相沉积(MW-ECRPECVD)技术相结合，通过制备不同的过渡层，在铜基上成功地制备了类金刚石膜.拉曼光谱分析表明，所制备的碳膜具有典型的类金刚石结构特征.检测结果表明，随着沉积偏压的增大，D峰和G峰均向高波数漂移，I_D/I_G值增大，表面粗糙度减小，而平均硬度和弹性模量呈先增大后减小的趋势. 关键词： 铜基体 类金刚石膜 过渡层 拉曼光谱     

掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现：当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.％时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了. 关键词： 类金刚石膜 掺硅 应力 硬度     

含氢类金刚石薄膜的生长及表征

采用射频-等离子体辅助化学气相沉积(RF-PECVD)法在硅片、玻璃上生长类金刚石薄膜.通过Raman光谱、AFM等测试手段,研究不同的生长工艺条件下类金刚石薄膜的性质的变化.实验表明,RF-PECVD生长DLC膜,在上方电极处以及较低功率下可获得较高sp3含量的薄膜.     

近场拉曼光谱实验装置及CVD金刚石膜的近场拉曼光谱

我们把拉曼光谱仪与实验室自制的近场扫描光学显微镜结合起来 ,建立了近场拉曼光谱系统 ,从而实现了高空间分辨拉曼光谱的测量。利用该装置 ,我们研究了热丝化学气相沉积法生长的金刚石膜 ,在约 2 0微米的范围内 ,观察到金刚石拉曼峰与非金刚石碳拉曼峰强度比随样品不同位置的变化     

丙酮环境下ECR微波等离子体辅助化学气相沉积类金刚石薄膜研究

利用电子回旋共振（ECR）微波等离子体辅助化学气相沉积技术、工作气氛为丙酮，在光学玻璃衬底上得到了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜.在工艺研究中，对等离子体中氧的存在及其作用进行了分析.原子力显微镜分析表明，薄膜的表面粗糙度小于10nm，晶粒 尺寸约为100nm.拉曼光谱和中红吸收谱研究发现，薄膜具有强烈的荧光效应，含有sp1，sp2，sp3杂化C—C，sp3杂化CH3，羰基CO、含氧多元 环以及—COOH基等.利用纳米力学探针以 及近红区红外透射谱分析了薄膜的力学及光学性能，结果表明，薄膜的显微硬度接近4 关键词： 类金刚石薄膜 ECR微波等离子体 丙酮气氛 红外光谱     

Titanium carbonitride films on cemented carbide cutting tool prepared by pulsed high energy density plasma

Hard films prepared by pulsed high energy density plasma (PHEDP) are characterized by high film/substrate adhesive strength, and high wear resistance. Titanium carbonitride (TiCN) films were deposited onto YG11C (ISO G20) cemented carbide cutting tool substrates by PHEDP at room temperature. XRD, XPS, SEM, AES, etc. were adopted to analyze the phases (elements) composition, microstructure and the interface of the films, respectively. The results show that, the uniform dense films are composed of grains ranging from 70 to 90 nm. According to the AES result, there is a broad transition layer between the film and the substrate, due to the ion implantation effect of the PHEDP. The transition layer is favorable for the film/substrate adhesion.     

Diamond-like carbon films deposited by a hybrid ECRCVD system

A novel hybrid technique for diamond-like carbon (DLC) film deposition has been developed. This technique combines the electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECRCVD) of C₂H₂ and metallic magnetron sputtering. Here we described how DLC film is used for a variety of applications such as stamper, PCB micro-tools, and threading form-tools by taking advantage of hybrid ECRCVD system. The structure of the DLC films is delineated by a function of bias voltages by Raman spectroscopy. This function includes parameters such as dependence of G peak positions and the intensity ratio (I_D/I_G). Atomic force microscope (AFM) examines the root-mean-square (R.M.S.) roughness and the surface morphology. Excellent adhesion and lower friction coefficients of a DLC film were also assessed.     

脉冲准分子激光淀积薄膜的实验研究

 利用两种脉宽(30ns，500fs)的KrF准分子激光展开了淀积类金刚石薄膜的实验研究，并且成功地制备了大面积不含氢成分的HF-DLC薄膜，运用时空分辨的等离子体发射光谱诊断系统和离子探针系统研究了等离子体特性对薄膜性能的影响。尝试了利用准分子激光制备非晶硅薄膜，研究了实验参数对非晶硅薄膜制备的影响，并分析了制备具有良好电学和光学性能的非晶硅薄膜的条件。     

脉冲准分子激光淀积薄膜的实验研究

利用两种脉宽 (30ns,5 0 0fs)的KrF准分子激光展开了淀积类金刚石薄膜的实验研究 ,并且成功地制备了大面积不含氢成分的HF DLC薄膜 ,运用时空分辨的等离子体发射光谱诊断系统和离子探针系统研究了等离子体特性对薄膜性能的影响。尝试了利用准分子激光制备非晶硅薄膜 ,研究了实验参数对非晶硅薄膜制备的影响 ,并分析了制备具有良好电学和光学性能的非晶硅薄膜的条件     

Effect of substrate temperature and pressure on properties of microcrystalline silicon films

In this paper intrinsic microcrystalline silicon films have been prepared by very high frequency plasma enhanced chemical vapour deposition (VHF-PECVD) with different substrate temperature and pressure. The film properties were investigated by using Raman spectra, x-ray diffraction, scanning electron microscope (SEM), and optical transmittance measurements, as well as dark conductivity. Raman results indicate that increase of substrate temperature improves the microcrystallinity of the film. The crystallinity is improved when the pressure increases from 50Pa to 80Pa and the structure transits from microcrystalline to amorphous silicon for pressure higher than 80Pa. SEM reveals the effect of substrate temperature and pressure on surface morphology.     

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采用由脉冲负偏压调节的等离子体增强化学气相沉积方法,以硅烷为源气体,在玻璃基片上沉积得到了多孔二氧化硅薄膜。将反应过程中加在沉积区域的脉冲偏压固定在-350V,当占空比从0.162增大到0.864时,薄膜样品的形貌、成份和结构均不相同。扫描电镜照片表明,组成多孔氧化硅薄膜的颗粒在占空比增大时变得细腻,并且薄膜整体变得多孔且蓬松。拉曼光谱和红外光谱结果显示,薄膜样品中的非晶硅和Si-H键在较高的占空比下减弱甚至消失。占空比升高时氧化硅桥键所占比例持续增加。     

Growth dynamics of pulsed laser deposited indium oxide thin films: a substrate dependent study

Indium oxide films are deposited by pulsed laser deposition in the presence of oxygen atmosphere, on different substrates, namely GaAs, Si, quartz, and glass. The structural, morphological, and interface characteristics are studied. Cubic In₂O₃ phase is confirmed by high resolution X-ray diffraction measurements. While the films on Si, glass, and quartz substrates are polycrystalline, the films on GaAs exhibit a preferred orientation along (2 2 2) plane. The structure and crystalline nature of the films are also confirmed by Raman spectroscopy. Furthermore, Raman spectra show the appearance of gallium oxide modes arising due to Ga diffusion from the substrate. The morphology of the films deposited on different substrates is studied by atomic force microscopy and rms roughness values are obtained. A two-dimensional power spectral density analysis has been used to calculate the growth exponent (α). A value of α > 1 (α < 1) for films grown on GaAs/Si (quartz/glass) substrates suggests that the growth on crystalline substrates is governed by the linear diffusion model, whereas the growth on amorphous substrates follows the dynamic scaling behaviour. UV-visible study shows a high optical transmittance of >90% and a band gap value of 3.64 and 3.79 eV for the films deposited on quartz and glass substrates, respectively.     

脉冲高能量密度等离子体法制备TiN薄膜及其摩擦磨损性能研究

利用脉冲高能量密度等离子体技术在室温条件下在45号钢基材上制备出了超硬耐磨TiN薄膜.利用XRD，XPS，AES，SEM等手段分析了薄膜的成分及显微组织结构，并测试了薄膜的硬度分布及摩擦磨损性能.结果表明：薄膜主要组成相为TiN，薄膜组织致密、均匀，与基材之间存在较宽的混合界面；薄膜硬度高，在干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性及较低的摩擦系数. 关键词： 脉冲高能量密度等离子体 TiN膜 显微组织 耐磨性