离子束流后处理对类金刚石薄膜激光损伤特性的影响

类金刚石薄膜激光损伤阈值低,已经严重制约其在红外激光系统中的应用。基于非平衡磁控溅射技术,在硅基底上沉积类金刚石薄膜;采用离子束流后处理技术,用正交实验法确定影响处理效果的主要因素,对已沉积完成的DLC薄膜进行离子束轰击;在不同处理工艺下,观测薄膜样品的光学常数及拉曼光谱,最后进行了激光损伤测试。从测试结果可知,离子束流后处理参数：离子能量1000 eV、放电电流30~40 mA、轰击时间8 min时,透射率由原来的60.65%提高到了65.98%;消光系数在900 nm后明显降低,DLC薄膜的激光损伤阈值从0.69 J/cm2提高到1.01 J/cm2。     

斜入射离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）模拟方法,从原子尺度上研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）薄膜过程中离子束入射角对薄膜结构的影响.重点讨论了不同的离子束入射角所对应的薄膜表面模型,平均密度和sp³键含量.结果表明,离子束斜入射加强了入射原子的水平动能,从而加强了原子水平迁移;Ar离子斜入射时C原子迁移率均比垂直入射大,薄膜密度和sp³键含量都比垂直入射小.不同的离子束入射角随着到达比和入射能的变化,对薄膜结构的影响不同.离子束斜入射时可以得到不同结构的膜. 关键词： 类金刚石薄膜 入射角 离子束辅助沉积 分子动力学模拟     

低温等离子体沉积类金刚石薄膜

一、引 言 类金刚石薄膜有很多优越的性质,除了化学惰性外,它还具有很好的电学、光学和机械性能,如电阻率高,可见,紫外和红外光的透射性好以及附着力强等。至今已有各种各样的制备类金刚石的方法。如热解、离子束、溅射和等离子体化学气相沉积(PCVD)等。 本文采用的方法是在热丝CVD中加入直流放电。由于把直流放电和热解化学的方法结合起来,增强了CH_4的分解,同时为了了解成膜的微观过程,采用等离子体参数的诊断方法,实地监测膜的生成过程,对实现具有一定性质的类金刚石膜的重复生长是有利的。     

超短脉冲准分子激光淀积类金刚石薄膜的实验研究

利用ＫｒＦ超短脉冲激光器开展了超短脉冲激光淀积金刚石薄膜实验研究,薄膜生长速率０．０２ｎｍ／ｐｕｌｓｅ,厚度０．５－０．６μｍ,显微硬度５５ＧＰａ,光学透过率优于９０％,采用等离子本的时间－空间分辨的发射光谱技术,给出了等离子体的粒子成份以及等离子体的时间－空间的演化图像,以及在不同激光参数条件下等离子体特性的变化,发现超短脉冲激光的等离子体有能量高、持续时间短（高通量）的特点,适合类金刚石薄膜的     

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。     

XeCl（308nm）脉冲准分子激光淀积类金刚石薄膜

利用ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）脉冲准分子激光淀积技术在功率密度５×１０８Ｗ／ｃｍ２、室温、真空度１０－３Ｐａ的条件下，制备出不含氢成分的类金刚石薄膜，研究了类金刚石薄膜的特性及其随制备工艺条件的变化规律。研究了激光诱导的碳等离子体发射光谱，探讨了类金刚石薄膜的形成机理。     

利用脉冲激基分子激光制备大尺寸类金刚石薄膜及其均匀性分析

利用脉冲激光沉积结合计算机辅助衬底扫描技术制备了尺寸为70×66mm、均匀性为±5%的类金刚石薄膜,薄膜显微硬度最高为27GPa,薄膜结合强度达到20000转;在制备大尺寸薄膜的过程中,衬底扫描速度越慢,薄膜的均匀性越好;在应用传统清洗等方法的基础上,认为增大镀膜粒子的能量对于提高薄膜和衬底的结合强度是非常重要的.     

铸态AZ31镁合金强流脉冲离子束改性

利用强流脉冲离子束（C+,H+）对变形镁合金AZ31的压铸件靶材分别进行1,5,10,20,30,50和100次辐照实验,分析辐照前后表面形貌和相组成,并检测辐照表面及横截面沿深度方向显微硬度。结果表明:HIPIB辐照次数对靶材形貌影响较大,多次辐照使靶材熔坑呈周期性变化趋势;-Mg17Al12相弥散分布于-Mg相中。1～30次辐照,表面显微硬度提高,其主要原因为晶粒细化及微应变导致的晶体缺陷;30～50次辐照,显微硬度显著降低,其原因在于晶体缺陷的演变,如位错移动导致的小角度晶界形成,甚至出现回复再结晶过程;50～100次辐照表面显微硬度略有降低,其原因在于辐照表面组织结构及热力学行为达到稳定态。辐照效应形成冲击应力波导致长程硬化,20次辐照的横截面显微硬度在距表层30 m和240 m处分别达到极大值1.0 GPa和1.3 GPa。     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜的XPS结构研究

采用射频反应磁控溅射法用高纯石墨作靶、三氟甲烷(CHF₃)和氩气(Ar)作源气体制 备了氟化类金刚石（FDLC）薄膜，通过XPS光谱结合拉曼光谱、红外透射光谱和紫外 可见光光谱研究了源气体流量比等工艺条件对薄膜中键结构、sp2/sp3杂化比以及光学带隙等性能的影响.结果表明在低功率(60W)、高气压(2.0Pa)和适当的流量比(Ar/CHF₃=2∶ 1)下利用射频反应磁控溅射法可制备出氟含量高且具有较宽光学带隙和超低介电常数的FDLC薄膜. 关键词： 反应磁控溅射 氟化类金刚石薄膜 红外透射光谱 XPS光谱     

空心阴极放电沉积氮化碳薄膜的结构和成键性质

利用空心阴极放电等离子体源在Si(100)衬底上沉积了氮化碳薄膜.用XRD,SEM,XPS及拉曼和红外吸收光谱对薄膜的结构、成分和化学键等进行了研究.XRD分析表明,制备的氮化碳薄膜为非晶结构.XPS分析证实了薄膜中以C—C,sp2CN和sp3CN键为主,并得出薄膜中的氮碳比为0.71,而sp3—CN相的含量也达到了0.39.拉曼和红外吸收光谱的结果也与XPS分析的键态结果一致.     

等离子体增强化学气相沉积法制备含氢类金刚石膜的紫外Raman光谱和X射线光电子能谱研究

利用脉冲辉光放电的方法,在硅片上采用不同的沉积工艺制备了含氢类金刚石膜层,并采用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS)对膜层进行表征.用Raman光谱仪在波长为325 nm的紫外光源的激励下观察膜层的键结构.紫外Raman光谱对含氢类金刚石膜是非常有用的,它能有效避免可见光Raman光谱测量时的荧光干扰,清晰地得到膜层的D峰和G峰.同时利用XPS分析得到膜层的sp3键含量,并与Raman光谱所得数据进行比较.通过Raman光谱和XPS分析可以发现,在紫外光源的激励下,膜层的G峰峰位向高频移方向移动,G峰峰位、I(D)/I(G),G峰半高宽和sp3键含量之间存在一定的关系.     

液相电化学法制备类金刚石薄膜及其摩擦性能研究

采用自行设计的液相法沉积装置,以甲醇有机溶剂作为碳源,利用液相电化学沉积技术在不锈钢及Si基底上制备了类金刚石薄膜;用扫描电镜、Raman光谱仪表征了沉积薄膜的表面形貌和结构;用UMT-2M摩擦磨损试验机对两种沉积薄膜进行了摩擦性能测试。结果表明：经电化学沉积的类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1332 cm-1处有强的谱峰,与金刚石的特征峰相吻合,其中不锈钢基底上薄膜的sp3含量更高;不锈钢基底沉积膜的摩擦系数为0.12,Si片基底沉积膜的摩擦系数为0.10;不锈钢基底沉积膜的耐磨性较Si片沉积膜高。     

Target-plane deposition of diamond-like carbon in pulsed laser ablation of graphite

In pulsed Nd:YAG laser ablation of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) at 10⁻⁶ Torr, diamond-like carbon (DLC) are deposited at laser wavelengths of 1064, 532, and 355 nm on substrates placed in the target-plane. These target-plane samples are found to contain varying sp³ content and composed of nanostructures of 40-200 nm in size depending on the laser wavelength and laser fluence. The material and origin of sp³ in the target-plane samples is closely correlated to that in the laser-modified HOPG surface layer, and hardly from the backward deposition of ablated carbon plume. The surface morphology of the target-plane samples shows the columnar growth and with a tendency for agglomeration between nanograins, in particular for long laser wavelength at 1064 nm. It is also proposed that DLC formation mechanism at the laser-ablated HOPG is possibly via the laser-induced subsurface melting and resolidification.     

Functionalization of hydrogen-free diamond-like carbon films using open-air dielectric barrier discharge atmospheric plasma treatments

A dielectric barrier discharge (DBD) technique has been employed to produce uniform atmospheric plasmas of He and N₂ gas mixtures in open air in order to functionalize the surface of filtered-arc deposited hydrogen-free diamond-like carbon (DLC) films. XPS measurements were carried out on both untreated and He/N₂ DBD plasma-treated DLC surfaces. Chemical states of the C 1s and N 1s peaks were collected and used to characterize the surface bonds. Contact angle measurements were also used to record the short- and long-term variations in wettability of treated and untreated DLC. In addition, cell viability tests were performed to determine the influence of various He/N₂ atmospheric plasma treatments on the attachment of osteoblast MC3T3 cells. Current evidence shows the feasibility of atmospheric plasmas in producing long-lasting variations in the surface bonding and surface energy of hydrogen-free DLC and consequently the potential for this technique in the functionalization of DLC-coated devices.     

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.     

氟化类金刚石薄膜的拉曼和红外光谱结构研究

关键词：     

离子束辅助沉积对类金刚石膜结构影响的计算机模拟

采用分子动力学(MD)模拟研究了离子束辅助沉积(1BAD)生长类金刚石(DLC)膜的物理过程.分 别选C₂分子和Ar离子作为沉积源和辅助沉积粒子.改变Ar的入射能量和到达比(A r／C)，研 究了它对DLC膜结构的影响.重点讨论了Ar辅助沉积引起表面原子的瞬间活性变化对薄膜结构 产生的影响.分析表明，由于Ar离子的轰击引起的能量和动量的传递，大大地增强了C原子在 表面的反冲动能及迁移概率，增加了合成薄膜的SP³键含量.研究结果和实验 观察一致，并从合成机理上给出了一些定量解释. 关键词： 类金刚石膜 离子束辅助沉积 分子动力学模拟     

Determination of the optical bandgap for diamond-like carbon films obtained by laser plasma deposition

We have obtained and analyzed the optical transmission spectra of diamond-like carbon films deposited on quartz substrates by pulsed laser deposition (λ = 1064 nm, τ = 20 nsec, q = 4.9·10⁸ W/cm²) under vacuum (p = 2.6·10⁻³ Pa). Based on the spectra obtained, we have estimated the size of the bandgap by the Tauc method, and also have studied the growth dynamics of the coatings formed. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 74, No. 5, pp. 637–641, September–October, 2007.