含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究:(Ⅰ)sp结构与化学键分析

以CF4,CH4和N2为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征,并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp2,sp3结构比率.结果表明,制备的薄膜属于类金刚石结构,不同沉积功率下,薄膜内的sp2/sp3值在2.0—9.0之间,随着沉积功率的增加薄膜内sp2的相对含量增加.膜内主要有C—Fx(x=1,2),C—C,CC和CN等化学键.沉积功率增加,C—C基团增加,膜内F的浓度降低,C—F基团减少,薄膜的关联加强,稳定性提高.     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅳ)氮掺杂对薄膜结构的影响

不同条件下，在单晶硅基片上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜.原子力显微(AFM)形貌显示，掺N后，薄膜变得致密均匀.傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)表明，随着r(r=N₂/［N₂+CF₄+CH₄］)的增大薄膜中C—H键的逐渐减少，C〖FY=,1〗N和C≡N键含量逐渐增加.X射线光电子能谱(XPS)的C1s和N1s峰拟合结果发现，N掺入导致在薄膜中出现β-C₃N₄和a-CN_x(x=1,2,3)成分.Roman散射谱的G峰向高频方向位移和峰值展宽等证明：随着r的增大，薄膜内sp²键态含量增加. 关键词： 氟化类金刚石膜 键结构 氮掺杂     

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     

不同射频输入功率下制备的氟化类金刚石碳膜疏水性研究

以高纯石墨作靶、氩气（Ar）和三氟甲烷（CHF₃）为源气体,用反应磁控溅射法在不同射频功率下制备了氟化类金刚石碳（F-DLC）膜,并对其疏水性进行研究.双蒸水液滴与膜表面接触角的测试结果表明,所制备薄膜表面的最大水接触角可达115°左右.通过原子力显微镜获得的薄膜表面AFM图谱、拉曼光谱以及傅里叶变换红外光谱探讨了影响薄膜的疏水性的因素.结果表明,薄膜的疏水性与薄膜的表面粗糙度和表面键结构直接相关,表面粗糙度越大,疏水性越好,但与薄膜中的F含量和sp³/sp²的比值并未呈单调增加或减小的对应关系.射频输入功率影响着薄膜的沉积速率,与薄膜表面粗糙度、薄膜中芳香环单核的比例以及薄膜表面的键结构（F的接入方式）直接相关. 关键词： 疏水性 反应磁控溅射 氟化类金刚石膜 射频功率     

射频反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜摩擦特性研究

以高纯石墨做靶,CHF3和Ar气为源气体,采用射频反应磁控溅射法在不同流量比条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、纳米压痕仪、拉曼光谱和红外光谱、摩擦磨损测试仪对薄膜的表面形貌、硬度、键结构以及摩擦性能做了具体分析.表面形貌测试结果表明,制备的薄膜整体均匀致密,表现出了良好的减摩性能.当CHF3与Ar气流量比r为1:6时,所得薄膜的摩擦系数减小至0.42,而纳米压痕结果显示,此时薄膜的硬度也最高.拉曼和红外光谱显示,随着r的增加,薄膜中的F浓度呈上升趋势,薄膜中的芳香环比例减小.研究表明,F原子的键入方式是影响F-DLC薄膜摩擦系数的一个重要因素,CF2反对称伸缩振动强度的减弱和CC中适量碳氢氟键的形成都能导致薄膜具有相对较低的摩擦系数.     

氟化类金刚石薄膜的拉曼和红外光谱结构研究

关键词：     

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     

源气体流量比对氟化类金刚石薄膜蛋白吸附能力的影响

用316L不锈钢(SU316L)作基片,以高纯石墨作靶、CHF₃和Ar作源气体,采用反应磁控溅射法在不同流量比R (CHF₃／Ar)下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜. 利用双蒸水液滴法、BCA(二喹啉甲酸)法和傅里叶红外光谱(FTIR)探讨了影响薄膜蛋白吸附能力的因素. 结果表明,镀有F-DLC薄膜的SU316L表面的血小板黏附量明显减少,血小板的变形程度显著减轻,相应的白蛋白与纤维蛋白原的吸附比普遍高于未镀膜的SU316L表面的相应值,说明镀上F-DLC薄膜可以改善样品的血液相容性. 流量比为2 ∶1左右时制备出的F-DLC薄膜,其白蛋白与纤维蛋白原的吸附比值达到最大,相应的血液相容性最佳. 对薄膜的接触角和表面能以及FTIR光谱分析研究表明,SU316L表面的F-DLC薄膜的白蛋白与纤维蛋白原的吸附比及血液相容性与薄膜的中的-CF_x键的含量(F/C比)和表面能(疏水性)直接相关,控制源气体流量比可以实现对薄膜的血液相容性的调制. 关键词： 反应磁控溅射 氟化类金刚石薄膜 蛋白吸附     

射频功率对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、x射线光电子能谱、红外光谱和纳米压痕仪考察了射频功率对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、硬度和弹性模量的影响.结果表明，制备的薄膜具有典型的含H类金刚石结构特征，薄膜致密均匀，表面粗糙度很小.随着射频功率的升高，薄膜中成键H的含量逐渐降低，而薄膜的sp3³含量、硬度以及弹性模量先升高， 后降低，并在射频功率为100W时达到最大. 关键词： 等离子增强化学气相沉积 类金刚石薄膜 射频功率 结构和性     

隧道效应和化学键的等价性

用量子力学的含时微扰论来处理两个互相之间有弱耦合的原子系统A 和B,可以同时得出隧道电导的表达式和化学键相互作用能的表达式.将这两个表达式进行比较,就可以得出隧道电导和化学键互作用能之间的一个普遍关系式.通过隧道效应和化学键力的同时测量,这个关系式已被多次准确地证实.由于隧道电导可以用Bardeen 的曲面积分表达,而在很多情况下,Bardeen 的曲面积分可以获得简单的解析表达式,因此,运用这个等价原理,可以建立化学键和磁性现象的新的近似解析理论.     

Study on solid structure of pentacene thin films using Raman imaging

We present a 532‐nm excited Raman imaging study of pentacene thin films (thickness, 2, 5, 10, 20, 50, 100, and 150 nm) prepared on an SiO₂ surface. The structure of the pentacene films has been investigated by images and histograms of the ratio (R) of intensity of the 1596‐cm⁻¹ band (b_3g) to that of the 1533‐cm⁻¹ band (a_g), which can be used as a marker of solid‐state phases: 1.54‐nm and 1.44‐nm phases. The Raman images showed that island‐like 1.44‐nm phase domains are grown on the 1.54‐nm phase layer from 50 nm, and all the surface of the 1.54‐nm phase layer is covered with the 1.44‐nm phase layer from 100 nm. The structural disorders have been discussed on the basis of the full width at half maximum of a band in the histogram of the R values for each film. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Tetragonal structure of thin nickel films on Cu(001)

The crystallographic structure of thin Ni films deposited on Cu(001) has been studied using Surface Extended X-ray Absorption Fine Structure (SEXAFS). Taking advantage of the linear polarization of the synchrotron radiation, we have shown that Ni adopts the Cu lattice parameter parallel to the interface. This lateral expansion induces a longitudinal compression of the unit cell, leading to a face centered tetragonal structure of the Ni films from 3 to 10 monolayers. The temperature dependence of the EXAFS oscillations has allowed to measure strain inside the Ni layers. Received 22 December 1998     

Structure and chemical bond characteristics of LaB6

The structure and chemical bond characteristics of LaB₆ have been achieved by means of the density functional theory using the state-of-the-art full-potential linearized augmented plane wave (FPLAPW) method, which are implemented within the EXCITING code. The results show our optimized lattice constant a (4.158 Å), parameter z (0.1981) and bulk modulus B (170.4 GPa) are in good agreement with the corresponding experimental data. Electron localization function (ELF) shows the La–La bond mainly is ionic bond, La–B bond is between ionic and covalent bond while the covalent bond between the nearest neighbor B atoms (B2 and B3) is a little stronger than that between the nearer neighbor B atoms (B1 and B4).     

Metal‐assisted chemical etching of CIGS thin films for grain size analysis

Grain size of the CIGS absorber is an important monitoring factor in the CIGS solar cell manufacturing. Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis is commonly used to perform CIGS grain size analysis in the scanning electron microscope (SEM). Although direct quantification on SEM image using the average grain intercept (AGI) method is faster and simpler than EBSD, it is hardly applicable on CIGS thin films. The challenge is that, not like polycrystalline silicon, to define grain boundaries by selective chemical etching is not easily realizable for the multi‐component CIGS alloy. In this Letter, we present direct quantification of CIGS thin film grain size using the AGI method by developing metal‐assisted wet chemical etching process to define CIGS grain boundaries. The calculated value is similar to EBSD result.

The CIGS thin film surface morphology before and after the wet chemical etching. Grain boundaries are well defined after the processing.     

Electronic structure and chemical bonding of amorphous chromium carbide thin films

The microstructure, electronic structure and chemical bonding of chromium carbide thin films with different carbon contents have been investigated with high-resolution transmission electron microscopy, electron energy loss spectroscopy and soft x-ray absorption-emission spectroscopies. Most of the films can be described as amorphous nanocomposites with non-crystalline CrC(x) in an amorphous carbon matrix. At high carbon contents, graphene-like structures are formed in the amorphous carbon matrix. At 47 at.% carbon content, randomly oriented nanocrystallites are formed creating a complex microstructure of three components. The soft x-ray absorption-emission study shows additional peak structures exhibiting non-octahedral coordination and bonding.