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。     

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。     

用YAG激光制备类金刚石薄膜及其光学折射率研究

用高功率的Ｎｄ＾３＋：ＹＡＧ脉冲激光轰击真空室内的石墨靶，形成激光等离子体雾状物质，在硅衬底上沉积形成类金刚石薄膜，用椭圆偏振光谱法测量不同衬底温度下制备的系列样品的厚度和折射率，发现随着衬底温度的升高，薄膜的厚度减小而的折射率增大，这种可以控制折射率米化的薄膜，可能为光学增透增反膜的制备提供一种新方法。     

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     

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.     

波段外脉冲激光对锗透镜热冲击效应的数值与实验研究

基于热传导及热弹性力学的基本关系式,建立了激光辐照锗透镜的热力耦合数学物理模型,对瞬态热传导方程和应力平衡方程进行有限元数值求解,得到了锗透镜的温度场和应力场分布,并利用波长1.06 μm,脉冲宽度10 ns的Nd∶YAG脉冲激光对锗透镜进行了热冲击实验研究.数值分析表明,热应力损伤在锗透镜的脉冲强激光损伤中占据主导地位,在短脉冲激光辐照下,锗透镜出现热应力损伤的激光能量密度小于出现熔融损伤的激光能量密度,热应力损伤主要集中在光斑中心区域并体现为压应力损伤,将使材料表面出现裂纹或剥落,实验结果与数值分析基本相符.     

类金刚石薄膜及其进展

为了使研究者能更详细地了解类金刚石（DLC）薄膜的研究现状,综述了类金刚石薄膜的特性及应用,分析对比了目前常用的一些类金刚石薄膜的制备方法,包括物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）,并对类金刚石薄膜的抗强激光损伤特性以及提高其激光损伤阈值的方法进行了论述。结果发现,利用PVD法制备的DLC膜的硬度可以达到40 GPa~80 GPa,且薄膜的残余应力可以达到0.9 GPa~2.2 GPa之间,而CVD法则由于反应气体的充入导致类DLC薄膜的沉积速率大大降低,故使用率不高。同时,优化膜系的电场强度设计,采用合理的制备工艺,进行激光辐照后处理,施加外界电场干预均可有效地提高DLC薄膜的抗激光损伤能力, 且目前的DLC薄膜的激光损伤阈值可达到2.4 J/cm2。     

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。     

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。     

掺硅类金刚石薄膜摩擦过程的分子动力学模拟

掺硅类金刚石(Si-DLC) 薄膜表现出优异的摩擦学性能, 在潮湿空气和高温中显示出极低的摩擦系数和很好的耐磨性, 但是许多实验表明Si-DLC膜的摩擦性能受其硅含量的影响很大. 因此, 本文采用分子动力学模拟的方法分别研究干摩擦和油润滑两种情况下不同硅含量的Si-DLC膜的摩擦过程. 滑移结果表明干摩擦时DLC膜和掺硅DLC膜之间生成了一层转移膜, 而油润滑时则为边界膜. 因此干摩擦时的摩擦力明显大于油润滑时的摩擦力. 少量添加硅确实能降低DLC膜的摩擦力, 但是硅含量大于20%后对DLC膜的摩擦行为几乎无影响. 干摩擦时硅含量对转移膜内键的数量影响很大, 转移膜内CC键和CSi键都先增加后减少, 滑移结束时几乎不含CSi键.     

激光功率密度对类金刚石膜结构性能的影响

采用大功率高重复频率准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜，研究了激光功率密度对膜的结构和性能的影响，分析了膜的紫外可见透过谱及膜的带隙结构、Raman谱和电子衍射图，结果表明随着激光功率密度由10⁸W／cm²提高至10¹⁰ W／cm²，膜的结构也由无定形非晶结构转变为纳米晶金刚石结构，膜 中的sp³键舍量及各项性能均有提高. 关键词： 激光功率密度 类金刚石膜 性能 结构     

射频功率对类金刚石薄膜性能的影响

在不同射频功率条件下,实验研究了射频等离子体化学气相沉积类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。利用Raman光谱仪、椭圆偏振仪、数字式显微硬度计分别测试了不同条件下单层类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。实验表明,随着功率的增加,金刚石相的相对分数减少,薄膜的折射率先减小再增加然后减小,射频功率大于910 W时,沉积速率急剧增大。而薄膜的硬度先增加后减小,在射频功率为860 W处获得最大值。     

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.     

Tribological properties of diamond-like carbon films deposited by pulsed laser arc deposition

A novel method, pulsed laser arc deposition combining the advantages of pulsed laser deposition and cathode vacuum arc techniques, was used to deposit the diamond-like carbon (DLC) nanofilms with different thicknesses. Spectroscopic ellipsometer, Auger electron spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy and multi-functional friction and wear tester were employed to investigate the physical and tribological properties of the deposited films. The results show that the deposited films are amorphous and the sp$^{2}$, sp$^{3}$ and C--O bonds at the top surface of the films are identified. The Raman peak intensity and surface roughness increase with increasing film thickness. Friction coefficients are about 0.1, 0.15, 0.18, when the film thicknesses are in the range of 17--21~nm, 30--57~nm, 67--123~nm, respectively. This is attributed to the united effects of substrate and surface roughness. The wear mechanism of DLC films is mainly abrasive wear when film thickness is in the range of 17--41~nm, while it transforms to abrasive and adhesive wear, when the film thickness lies between 72 and 123~nm.     

Intertwisted fibrillar diamond-like carbon films prepared by electron cyclotron resonance microwave plasma enhanced chemical vapour deposition

In this paper, the structures, optical and mechanical properties of diamond-like carbon films are studied, which are prepared by a self-fabricated electron cyclotron resonance microwave plasma chemical vapour deposition method at room temperature in the ambient gases of mixed acetylene and nitrogen. The morphology and microstructure of the processed film are characterized by the atomic force microscope image, Raman spectra and middle Fourier transform infrared transmittance spectra, which reveal that there is an intertwisted fibrillar diamond-like structure in the film and the film is mainly composed of sp^3 CH, sp^3 C—C, sp^2 C═C, C═N and C_{60}. The film micro-hardness and bulk modulus are measured by a nano-indenter and the refractive constant and deposition rate are also calculated.     

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.     

射频功率对类金刚石薄膜性能的影响

在不同射频功率条件下,实验研究了射频等离子体化学气相沉积类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。利用Raman光谱仪、椭圆偏振仪、数字式显微硬度计分别测试了不同条件下单层类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。实验表明,随着功率的增加,金刚石相的相对分数减少,薄膜的折射率先减小再增加然后减小,射频功率大于910 W时,沉积速率急剧增大。而薄膜的硬度先增加后减小,在射频功率为860 W处获得最大值。     

类金刚石和碳氮薄膜的电化学沉积及其场发射性能研究

利用电化学方法在室温下成功地沉积了类金刚石(DLC)薄膜和非晶CN_x薄膜，并 对制备条件进行了讨论.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱技术，分析了薄膜的表面形貌和化学结合状态.场发射测量结果表明：DLC膜和非晶CN_x的开启场分别为88和 10V/μm；并且在23V/μm的电场下，DLC膜和非晶CN_x膜的发射电流密度分别达到10 和037mA/cm². 关键词： 电化学沉积 类金刚石薄膜 x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 场致电子发射     

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