FDLC薄膜的化学结构对光学性能的影响

研究氟化类金刚石（FDLC）薄膜化学结构对光学性能的影响，用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法在玻璃基底上沉积氟化类金刚石（FDLC）薄膜，用俄歇能谱、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外 可见光分光光度计 (UV-VIS)对薄膜进行分析。分析结果表明：沉积薄膜是典型的类金刚石结构，薄膜中氟主要以C-F2键存在；随着沉积温度的提高，C-F2含量先增后减；随着F含量的增加，FDLC薄膜的sp3含量减少，sp2含量增加；光学带隙与sp2键含量密切相关，sp2含量越大，薄膜的光学带隙越小。     

等离子体化学气相沉积及其在沉积超硬膜方面的应用

本文简要介绍了等离子体化学气相沉积的基本原理和几种主要类型的工艺特点，着重介绍了等离子体化学气相沉积在沉积超硬膜方面的新进展，主要包括制备氮化钛类薄膜、立方氮化硼薄膜、类金刚石薄膜及金刚石薄膜。     

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     

射频功率对PECVD制备类金刚石薄膜光学性能的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在石英片上生长类金刚石薄膜。通过紫外可见分光光度计、椭偏仪测试手段,研究不同射频功率条件下类金刚石薄膜的光学性能的变化。结果表明,射频功率对类金刚石薄膜的生长具有重要影响,在较低功率下生长的类金刚石薄膜,具有较高的光学透过率和较大的光学带隙。     

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1 332cm-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。     

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。     

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     

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     

脉冲高能量密度等离子体法类金刚石膜的制备及分析

利用脉冲高能量密度等离子体法在光学玻璃衬底上、在室温下成功的制备了光滑、致密、均匀的纳米类金刚石膜.工艺研究表明：放电电压和放电距离以及工作气体种类对纳米类金刚石膜的沉积起着关键作用.利用拉曼光谱、扫描电镜以及电子能量损失谱分析薄膜的形态结构表明：薄膜具有典型的类金刚石特征；纳米类金刚石膜的晶粒尺寸小于20nm甚至为非晶态；类金刚石膜中含有一定量的氮原子，随着沉积能量的升高，氮的含量增大.纳米类金刚石膜的薄膜电阻超过109Ω/cm2.对放电溅射过程进行了理论分析，结果与工艺研究的结论吻合.     

微波化学气相沉积中气压对金刚石薄膜生长速率和质量的影响

研究了微波化学气相沉积中沉积气压对金刚石薄膜生长速率和质量的影响.研究表明，金刚石薄膜的生长速率随沉积气压的提高而增大，生长速率与沉积气压为线性关系.在高沉积气压下生长的金刚石薄膜晶形完整，拉曼谱测量可得到锐利的金刚石相的峰，但电压-电流测量表明，随着制备时沉积气压的提高，金刚石薄膜的暗电流增大，膜的电学质量下降. 关键词： 金刚石薄膜 生长速率 沉积气压     

金刚石镶嵌非晶碳膜表面形貌对场致电子发射的影响

用微波等离子体化学气相沉积设备，在经过不同研磨预处理的金属钼衬底上沉积出了表面形貌有较大差异的金刚石镶嵌非晶碳膜，分别用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、金相显微镜和Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）以及Ｒａｍａｎ光谱对样品进行了分析测试．研究了各样品的场致电子发射特性，结果发现薄膜表面由大量镶嵌有金刚石小晶粒的非晶碳球组成，在我们的实验范围内，薄膜表面非晶碳球尺寸越小，场致电子发射效果越好     

Laser Induced Damage in CVD Diamond Films

ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄＤａｍａｇｅｉｎＣＶＤＤｉａｍｏｎｄＦｉｌｍｓＱＩＵＨｏｎｇＦＡＮＺｈｅｎｇｘｉｕ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐ．Ｏ．...     

Microwave plasma deposition of diamond like carbon coatings

The promising applications of the microwave plasmas have been appearing in the fields of chemical processes and semiconductor manufacturing. Applications include surface deposition of all types including diamond/diamond like carbon (DLC) coatings, etching of semiconductors, promotion of organic reactions, etching of polymers to improve bonding of the other materials etc. With a 2.45 GHz. 700 W, microwave induced plasma chemical vapor deposition (CVD) system set up in our laboratory we have deposited diamond like carbon coatings. The microwave plasma generation was effected using a wave guide single mode applicator. We have deposited DLC coatings on the substrates like stainless steel, Cu-Be, Cu and Si. The deposited coatings have been characterized by FTIR, Raman spectroscopy and ellipsometric techniques. The results show that we have achieved depositing ∼95% sp³ bonded carbon in the films. The films are unform with golden yellow color. The films are found to be excellent insulators. The ellipsometric measurements of optical constant on silicon substrates indicate that the films are transparent above 900 nm.     

Electrical and piezoresistive properties of ion beam deposited DLC films

In present study diamond like carbon (DLC) films were deposited by closed drift ion source from the acetylene gas. The electrical and piezoresistive properties of ion beam synthesized DLC films were investigated. Diode-like current–voltage characteristics were observed both for DLC/nSi and DLC/pSi heterostructures. This fact was explained by high density of the irradiation-induced defects at the DLC/Si interface. Ohmic conductivity was observed for DLC/nSi heterostructure and metal/DLC/metal structure at low electric fields. At higher electric fields forward current transport was explained by Schottky emission and Poole–Frenkel emission for the DLC/nSi heterostructures and by Schottky emission and/or space charge limited currents for the DLC/pSi heterostructures. Strong dependence of the diamond like carbon film resistivity on temperature has been observed. Variable range hopping current transport mechanism at low electric field was revealed. Diamond like carbon piezoresistive elements with a gauge factor in 12–19 range were fabricated.     

吸收辐射复合金刚石膜的制备及光学研究

采用微波等离子体化学气相沉积（MW-PCVD）和直流热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积（DC-PCVD）两种方法相结合,制备出一种吸收辐射的复合金刚石膜,它对宽光谱范围的光辐射具有99%—99.2%的吸收率,同时具有较低的反射率和透过率.随着黑色吸收辐射金刚石层厚度的增加,复合金刚石膜的热导率将小幅度降低,但黑色金刚石膜层厚度小于15 μm时,复合金刚石膜的热导率都在16 W·cm^-1·K^-1以上,这满足吸收辐射复合金刚石膜的高导热需求.用热阴极DC-PCVD方 关键词： 吸收辐射 光学材料 金刚石 热导率     

等离子体诱导碳纳米管到纳米金刚石的相变

采用氢等离子体，实现了碳纳米管向金刚石的结构相变，并实现了金刚石的高密度成核，有效成核密度可达10\+\{11\}／cm\+2以上，处于目前金刚石成核密度的最高行列，为制备优质的金刚石薄膜提供了保证.高分辨透射电镜、x射线衍射和拉曼光谱都证实了金刚石的形成.同时，对纳米金刚石晶粒的生成机理进行了初步探讨. 关键词： 等离子体 碳纳米管 纳米金刚石 结构相变     

Effect of titanium incorporation on the structural, mechanical and biocompatible properties of DLC thin films prepared by reactive-biased target ion beam deposition method

Amorphous diamond like carbon (DLC) and titanium incorporated diamond like carbon (Ti-DLC) thin films were deposited by using reactive-biased target ion beam deposition method. The effects of Ti incorporation and target bias voltage on the microstructure and mechanical properties of the as-deposited films were investigated by means of X-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy and nano-indentation. It was found that the Ti content in Ti-DLC films gets increased with increasing target bias voltage. At about 4.2 at.% of Ti, uniform sized well dispersed nanocrystals were seen in the DLC matrix. Using FFT analysis, a facility available in the TEM, it was found that the nanocrystals are in cubic TiC phase. Though at the core, the incorporated Ti atoms react with carbon to form cubic TiC; most of the surface exposed Ti atoms were found to react with the atmospheric oxygen to form weakly bonded Ti-O. The presence of TiC nanocrystals greatly modified the sp³/sp² hybridized bonding ratio and is reflected in mechanical hardness of Ti-DLC films. These films were then tested for their biocompatibility by an invitro cell culturing test. Morphological observation and the cell proliferation test have demonstrated that the human osteoblast cells well attach and proliferate on the surface of Ti incorporated DLC films, suggesting possible applications in bone related implant coatings.     

KCl透镜上的类金刚石碳膜红外透射特性研究

用射频-直流辉光放电PECVD法在KCl透镜上沉积了非晶结构的类金刚石碳膜.测量显示镀覆了类金刚碳膜的KCl透镜在2.5μm～50μm红外范围内具有高增透作用.由红外透射谱分析得到膜中SP³键占主导地位.     

Al2O3陶瓷衬底碳离子预注入对金刚石薄膜应力的影响研究

通过对Al2O3陶瓷衬底进行碳离子预注入，大大降低了Al2O3陶瓷衬底上金刚石薄膜的应力，且金刚石薄膜中的压应力随碳离子注入剂量的增加而线性下降.通过对Al2O3陶瓷衬底注入前后的对比分析表明，高能量的碳离子注入Al2O3陶瓷衬底以后，并没有产生过渡层性质的新相，而是大量累积在Al2O3晶格的间隙位，使Al2O3晶格发生畸变.而且，随着碳离子注入剂量的增加，Al2O3基体内晶格畸变加剧，注入层残余压应力也随之上升.当金刚石薄膜沉积以后，在降温的过程中衬底这部分残余应力得到释放，从而部分弛豫了金刚石薄膜中的 关键词： 金刚石薄膜 应力 离子注入 Al2O3陶瓷