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     

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。     

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。     

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。     

辉光放电聚合物薄膜的红外性质研究

为了实现惯性约束聚变 (ICF)点火,需要制备出均匀的高密度燃料靶。对于氘氘 (DD) 冰层,红外均化技术可用于改善其内表面粗糙度。本文利用红外光谱仪和红外显微镜研究了辉光放电聚合物(GDP)薄膜和靶球的红外吸收性质,得到了GDP薄膜材料特定波长处的红外吸收系数。通过比较薄膜材料和靶球的红外吸收,证实了热处理可以降低GDP材料中的氧化位点,从而抑制羟基(—OH)峰的形成,优化DD冰层的红外均化效果。利用所得实验数据对DD均化实验中红外均化积分球所需要的红外功率和国家点火装置(national ignition facility, NIF)标准靶的红外透射率进行了估算,计算结果对DD冰红外均化实验具有重要指导作用。     

辉光放电聚合物结构及力学性质研究

采用低压等离子体聚合技术,通过调整工作气压和反式二丁烯(T₂B)与H₂流量比制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层. 利用傅里叶变换红外吸收光谱和元素分析法讨论了工作气压和T₂B与H₂流量比对GDP涂层内部H原子含量及结构的影响,并且通过纳米压痕技术对GDP涂层的硬度及杨氏模量进行了表征.研究结果表明:降低工作气压和T₂B与H₂流量比,GDP涂层内sp³ C 关键词： 傅里叶变换红外光谱 纳米压痕 杨氏模量 硬度     

微波输入功率引起a-C∶F薄膜交联结构的增强

使用C2H2和CHF3的混合气体,在改变微波功率的条件下,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积方法制备了氟化非晶碳薄膜(aC∶F).薄膜的傅里叶变换红外光谱分析结果表明:薄膜中的CC与C—F键含量的比值随功率的增加而相应地增大;借助于紫外可见光谱分析发现,薄膜的光学带隙随功率的增大而减小.由此推断微波输入功率的提高有助于增强薄膜的交联结构.aC∶F薄膜的交流电导与x射线光电子能谱进一步证实了这种增强效应 关键词： 氟化非晶碳薄膜 傅里叶变换红外光谱 x射线光电子能谱     

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.     

工作压强对射频辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

利用辉光放电技术采用等离子体质谱诊断的方法研究了不同工作 压强下H₂/C₄H₈混合气体等离子体中 主要正离子成分及其能量的变化规律, 并分析了压强对H₂/C₄H₈混合气体的离解机理以及主要正离子形成过程的影响. 结果表明: 随着工作压强的增加, 碳氢碎片离子的浓度和能量均逐渐减小. 当工作压强为5 Pa时, H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₃H₅⁺相对浓度最大; 压强为10 Pa时, C₃H₃⁺相对浓度最大; 压强为15, 20 Pa时, C₂H₅⁺相对浓度最大; 压强为25 Pa时, C₄H₉⁺相对浓度最大. 对H₂/C₄H₈等离子体中的主要组分及其能量分布所进行的定性分析, 将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层的工艺参数优化提供参考技术基础. 关键词： 辉光放电技术 等离子体质谱诊断 工作压强     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

GDP/D-GDP化学结构与力学性能的研究

利用低压等离子体增强化学气相沉积技术制备碳氢辉光放电聚合物(GDP)和全氘代辉光放电聚合物(D-GDP)薄膜。利用表面轮廓仪、傅里叶红外光谱仪和纳米压痕技术对制备的样品进行表征,讨论了GDP/D-GDP薄膜的沉积速率、化学结构和力学性能在ICF物理实验用靶应用中的优缺点。结果表明：GDP/D-GDP薄膜的沉积速率都随反应气体流量比例近线性增加,GDP的沉积速率达到2.6 m,D-GDP的沉积速率达到1 m,GDP的沉积速率远大于D-GDP的沉积速率;D-GDP薄膜内部的交联化程度较弱,D-GDP更有利于靶丸内燃料的红外均化;GDP的力学性能明显优于D-GDP,更有利于ICF物理实验用靶的燃料填充与装配操作。     

玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球 关键词： 玻璃微球 GDP涂层 热稳定性 结合力     

射频功率对辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电技术,利用三倍频射频电源制备了不同功率下的辉光放电聚合物(GDP)涂层.并对GDP涂层进行了傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和元素分析仪表征,讨论了功率变化对其内部结构的影响.利用热重法(TG)表征了GDP涂层在30—650 ℃范围内的热稳定性.结果表明:随着射频功率的提高,GDP涂层的沉积速率增大;SP³CH₃和联结甲基的乙烯基强度明显减小,SP³CH₂, SP²CH_{2 关键词： GDP涂层 红外吸收谱 热稳定性 射频功率}     

空气中大气压下均匀辉光放电的可能性

利用介质阻挡电极结构,对101325×105Pa气压下空气间隙中的放电进行了实验研究,数值模拟计算了实验条件下电子雪崩的发展过程.结果表明:对于长度不大于2mm的空气间隙,可能实现辉光放电.对于长度不小于5mm的空气间隙,如果不能设法降低放电场强,放电必然是流注形式,不可能实现辉光放电.另外,实验结果未能验证“离子捕获”机理降低放电场强而实现辉光放电的正确性 关键词： 大气压辉光放电 电子雪崩 流注     

Surface modification of polytetrafluoroethylene film using single liquid electrode atmospheric- pressure glow discharge

Polytetrafluoroethylene films are treated by room temperature helium atmospheric pressure plasma plumes, which are generated with a home-made single liquid electrode plasma device. After plasma treatment, the water contact angle of polytetrafluoroethylene film drops from 114°to 46°and the surface free energy increases from 22.0 mJ/m2 to 59.1 mJ/m2. The optical emission spectrum indicates that there are reactive species such as O2+ , O and He in the plasma plume. After plasma treatment, a highly crosslinking structure is formed on the film surface and the oxygen element is incorporated into the film surface in the forms of -C-O-C-, -C=O, and -O-C=O groups. Over a period of 10 days, the contact angle of the treated film is recovered by only about 10 , which indicates that the plasma surface modification is stable with time.     

Simulation of radio-frequency atmospheric pressure glow discharge in γ mode

The existence of two diffe1：ent discharge modes has been verified in an rf （radio-frequency） atmospheric pressure glow discharge （APGD） by Shi [J. Appl. Phys. 97, 023306 （2005）]. In the first mode, referred to as a mode, the discharge current density is relatively low and the bulk plasma electrons acquire the energy due to the sheath expansion. In the second mode, termed γ mode, the discharge current density is relatively high, the secondary electrons emitted by cathodc under ion bombardment in the cathode sheath region play an important role in sustaining the discharge. In this paper, a one-dimensional self-consistent fluid model for rf APGDs is used to simulate the discharge mechanisms in the mode in helium discharge between two parallel metallic planar electrodes. The results show that as the applied voltage increases, the discharge current becomes greater and the plasma density correspondingly increases, consequentially the discharge transits from the a mode into the γ mode. The high collisionality of the APGD plasma results in significant drop of discharge potential across the sheath region, and the electron Joule heating and the electron collisional energy loss reach their maxima in the region. The validity of the simulation is checked with the available experimental and numerical data.     

大气压辉光放电研究现状及应用前景

大气压辉光放电由于均匀性好、能量效率高并且不需要真空系统，正日益受到人们重视和研究．文章综述了大气压辉光放电的研究进展，包括实验条件、放电特征、放电机理以及最新的诊断方法，还介绍它在薄膜沉积、材料表面改性、污染物质的消毒去污等方面的应用前景．