脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积TiN和TiCN薄膜摩擦磨损特性研究

对比研究了脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积TiN和TiCN薄膜的摩擦磨损特性,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及销-盘摩擦磨损试验机分析薄膜形貌和结合力,考察了不同沉积条件下2种薄膜的摩擦磨损过程及其影响因素.结果表明,TiCN薄膜具有较高硬度、良好的膜基结合力,相对于TiN薄膜而言表现出更低的摩擦系数和更好的耐磨性能.在实际使用中应注重成分和结构优化设计,以保证薄膜具有良优良的减摩性能.

射频等离子体辅助化学气相沉积Ti-B-N薄膜的结构与性能

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积获得的Ti B N薄膜的微观组织结构和力学性能。结果表明 :B的加入使Ti B N薄膜中出现TiN纳米晶、BN非晶和TiB2 非晶 (nc TiN/a BN/a TiB2 )的复相结构。Ti B N薄膜组织致密 ,晶粒细小 ,薄膜硬度显著提高。用球盘式磨损实验考察了薄膜的摩擦学特性。与TiN相比 ,Ti B N薄膜抗磨损性能有显著提高 ,磨损机制为微观切削与疲劳磨损共同作用 。

用于模具行业的等离子体辅助化学气相沉积薄膜强化技术与应用

探索将气相沉积氮化钛技术用于工模具和精密零部件的表面力化学强化和功能优化已有近30年的历史。2000年美国金 属学会将唯一一项工程材料成就奖授予Moen公司,以表彰其卓有成效地将氮化钛基镀膜技术应用于工业和民用领域。这一事实表明,气相沉积表面陶瓷化技术在当今科技界具有领先的技术优势,其在工业界所产生的经济效益和行业引领作用将成为其未来技术评估的重点。 目前氮化钛镀膜技术已在国际刀具领域形成工业化生产。基本公认的事实是,离子镀用于高速钢刀具效果最好。

射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法制备类金刚石碳膜工艺与性能表征

使用射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积技术(简称RFGDPECVD)在玻璃载玻片表面沉积类金刚石薄膜。用原子力显微镜(AFM)、摩擦试验仪、划痕试验机测定了其表面形貌、耐磨性及附着性。采用X射线光电子能谱(XPS)、分光光度计对两种气源(C4H10、C2H2)制备的DLC薄膜微观组成和透光率进行了检测和对比。结果表明:DLC薄膜的表面光滑、平整,表面粗糙度随沉积时间的增加单调递增;耐磨性及附着性优良;与C4H10相比使用C2H2作为碳源气体可以得到较高sp3含量和较低sp1含量的DLC膜;C2H2制备DLC薄膜的透光率低于C4H10;同一种碳源气体,反应流量比例越小,则DLC薄膜的透光性越好。

辉光等离子体辅助化学气相沉积低温合成金刚石薄膜的研究

采用辉光放电等离子体增强化学气相沉积 (GP CVD)技术在低温条件下合成了高品质的亚微米金刚石薄膜 ,并通过对合成过程的实时发射光谱诊断确定了 [CH4 H2 ]系统参与金刚石合成反应的主要荷能粒子。对合成过程的研究表明 :采用这种技术能使电子增强热丝化学气相沉积 (EACVD)合成高品质金刚石薄膜的温度从 85 0℃降至 (340± 5 )℃ ;薄膜低温合成中的主要荷能粒子为CH3 、CH ,CH+ 、H 等 ,其中过饱和原子氢保证了高品质金刚石薄膜的合成 ;根据光诊断和探针测量的结果推断近表面辉光放电可在基片表面形成电偶极层 ,该偶极层是进行超常态反应的必要环境 。

人工神经网络—遗传算法优化激光—等离子体化学气相沉积Si_3N_4薄膜制备工艺

应用人工神经网络建立了激光—等离子体辅助化学气相沉积 (LPCVD)工艺参数与Si3 N4薄膜显微硬度的关系。并运用遗传算法优化出了最佳工艺。

等离子体刻蚀辅助绝缘衬底上生长石墨烯研究

石墨烯由于其优异的物理和化学性质,在材料和纳米器件等领域受到了极大的关注。但通过转移法转移的石墨烯在石墨烯基纳米器件上会引入杂质和缺陷,因此,直接在氧化硅上生长高质量的石墨烯成了一项迫切的需求。基于传统的热壁化学气相沉积(CVD)系统,设计了一种新的绝缘衬底生长系统,通过附加微波等离子体单元来提供额外的蚀刻和辅助效果,成为微波等离子体蚀刻和辅助CVD(MPEE-CVD)。利用此系统,成功地实现了在氧化硅和其他绝缘衬底上直接生成可控尺寸的石墨烯薄膜,并通过拉曼光谱和扫描电子显微镜表征了晶体质量。该项工作为进一步改善基于石墨烯的场效应晶体管纳米器件的性能开辟了新的道路。同时,它为在绝缘衬底上直接生长其他二维材料提供了可能的指引。

PECVD法制备石墨烯过程中不同生长阶段H2的作用分析

石墨烯作为一种性能独特的新型二维材料,在航空航天、电子器件、医学生物等领域具有巨大的发展潜力。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,以铜箔为基底,利用氢气和甲烷混合气体制备了石墨烯,研究了生长及冷却阶段H2对石墨烯形核及生长的作用机理。结果表明:在PECVD过程中,石墨烯生长前采用H2等离子体对铜基底预刻蚀会导致基底粗糙度增加,从而产生较多的形核位点,不利于低密度大尺寸石墨烯晶粒的生长;生长过程中H2会对多层石墨烯刻蚀,较高的H2流量下可以形成单层石墨烯;生长结束后通入H2保温一定时间,石墨烯会被刻蚀成条带状,这种刻蚀随着保温时间的延长而加剧。

气相沉积制备硬质薄膜技术与应用述评

本文对气相沉积技术的发展与最新趋势给出了述评 ,重点强调了等离子体辅助化学气相沉积 (PCVD)的优势。

脉冲辉光PECVD制备DLC薄膜的结构和性能研究

类金刚石碳膜以其优异的性能,诸如高电阻率、高硬度、低摩擦系数、良好的光学特性等显示出良好的应用前景,越来越受到人们的关注。本文利用脉冲辉光PECVD在不同的脉冲电压下成功地制备了DLC薄膜。采用拉曼光谱仪、原子力显微镜、纳米压痕仪等设备对薄膜的相结构、表面形貌和力学性能进行了综合分析。

MPCVD方法制备军用光学元件纳米金刚石膜

介绍了用MPCVD方法制备纳米金刚石膜的工艺。用MPCVD方法实验研究了在光学玻璃上镀纳米金刚石膜:膜层厚度为0 4551μm,粒度小于200nm,表面粗糙度小于29 5nm,最大透过率为80%;平均显微硬度为34 9GPa,平均体弹性模量为238 9GPa,均接近天然金刚石的力学性能。与衬底材料表面应力-2 78GPa相比,具有较好的抗压和耐磨效果。

衬底材料对μc-Si:H薄膜结构特性的影响

对在不锈钢和玻璃衬底上沉积的μc-Si：H薄膜进行了拉曼光谱和扫描电子显微(SEM)分析。拉曼分析显示在相同的工艺参数下,玻璃衬底上沉积的μc-Si：H薄膜的晶化率高于不锈钢衬底上沉积的薄膜,这可能是由于衬底与等离子体之间的电势差不同和衬底表面形貌两方面所致。SEM观察表明玻璃衬底上沉积的μc-Si：H薄膜由尺寸介于200～100nm的团簇构成。

甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,用微波等离子体辅助化学气相沉积法(MPECVD)在1 cm×1 cm S i(100)基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM),Ram an光谱对金刚石膜的表面形貌、质量进行了分析。结果表明,当基体温度为750℃,气压为4.8×103Pa,甲烷浓度为1.4%时,薄膜表面为(100)织构。

用于微机电系统的类金刚石膜制备及表征

采用等离子体源离子注入和电子回旋共振-微波等离子体辅助化学气相沉积技术相结合的方法在Si衬底上制备出子性能良好的类金剐石膜.通过共聚焦Raman光谱验证亍薄膜的类金刚石特性,用原子力显微镜、微摩擦计和扫描电镜等对薄膜的表面形貌、摩擦系数和耐磨损性能进行了表征和测量.结果表明,用离子注入法制备过渡层大大提高了DLC膜与衬底的结合强度,薄膜的表面比较光滑,粗糙度大约为0.198 nm,具有较低的摩擦系数(0.1-0.15),具有较好的耐磨损性能.

脉冲微波表面波PECVD在有机PET表面沉积DLC薄膜的阻隔性研究

目的探讨使用脉冲微波表面波等离子体辅助化学气相沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料表面沉积类金刚石薄膜作为阻隔层的可行性。方法以C2H2为单体,氩(Ar)为放电气体,采用脉冲微波表面波等离子体化学气相沉积(PECVD)技术在有机PET材料表面沉积类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜。研究工艺参数,如脉冲微波放电功率、工作气压、单体与工作气体的体积比等,对DLC薄膜沉积速率和阻隔性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、氧气和水蒸气透过率测试仪等对薄膜结构与性能进行表征。结果DLC薄膜的结构和成分随着等离子体放电工艺参数的变化而改变,造成其阻隔性能也随之发生变化。PET表面沉积纳米级DLC薄膜后,氧气透过率和水蒸气透过率可以分别降至0.58 mL/(m^2·d)和2.5 g/(m^2·d)。结论DLC薄膜对氧气和水蒸气都表现出良好的阻隔性,可以应用于食品、药品的阻隔包装。

PCVD在狭缝内壁沉积Ti-Si-N薄膜的研究

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积 (PCVD)设备在狭缝的侧壁上沉积Ti Si N薄膜。经微观物相分析发现 ,在狭缝的侧壁上随着测试深度的增加 ,薄膜中Ti元素逐渐减少 ,Si含量增加 ,薄膜的相组成始终为nc TiN/Si3 N4。利用球痕法测定了各深度处薄膜的厚度 ,显微硬度仪测试了侧壁上深度不同位置处薄膜显微硬度。实验结果表明 ,随测试深度增加 ,薄膜厚度和显微硬度下降。

RF-PCVD低温沉积无色透明类金刚石保护膜的工艺研究

采用磁约束增强射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法（RF—PCVD）低温沉积出无色透明的类金刚石保护膜（DLC），主要研究了炉压P0、射频功率Pf、自生负偏压U2、磁感应强度B、电极间距d、反应气体、镀膜时间t等工艺参数对成膜的影响．试验结果表明，外加磁场B制约了带电粒子逃逸出电极空间，提高了反应气体的离化率及等离子体浓度和活性，并使非独立变量Pf和Uz成为独立变量，有利于工艺调节．当极间距大时，需适当提高Pf，Uz和C-H流量才可得到无色、较硬的DLC膜．在比功率密度大于0．009W·cm^-2·Pa^-1、C-H浓度即体积分数0．9％～1．4％及膜厚小于90nm的条件下，可沉积出无色透明、硬度较高的DLC膜．

纳米复合超硬薄膜的结构、性能表征

该文分别用直流、脉冲直流和微波等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)技术得到了Ti—si—N、Ti—B—N及Ti—Al—si—N纳米复合超硬薄膜,结合微观分析和宏观性能表征,给出了它们的纳米结构特征及其与力学性能的关系,基于工业运用背景,探索了纳米复合薄膜的热稳定性。

温度与气压对脉冲PECVD沉积氧化铝薄膜的影响

在有机基体表面等离子体增强化学气相沉积(PECVD)Al2O3薄膜是提高其阻隔性能的有效方法,而高品质的Al2O3薄膜是提高阻隔性的关键因素之一。脉冲射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)可以实现比热化学气相沉积技术更宽的气体工作压力、更多的单体选择和更好的薄膜性能,适合于制备高质量的薄膜。本文报道采用脉冲RF-PECVD氧化铝薄膜,且对影响薄膜结构和性能的工艺参数进行研究。通过椭圆偏振仪测量Al2O3的生长速率和折射率;利用红外光谱、扫描电镜和原子力显微镜对沉积的Al2O3薄膜进行成分、结构、表面粗糙度和形貌分析、测量和表征;采用透湿仪测量在有机聚酯薄膜表面沉积Al2O3层的阻隔性能。结果表明:薄膜沉积过程中的工作气压和沉积温度对脉冲RF-PECVD薄膜性能影响较大,在一定的沉积温度范围内,沉积的Al2O3薄膜为无色、透明、表面结构平滑致密;在温度相同的条件下,工作气压越高,纳米膜生长速率越快;而在相同工作气压下,沉积温度越低,薄膜生长速率越快。

硫系玻璃基底PECVD法沉积光学薄膜工艺研究

针对硫系玻璃(IRG204)的低软化点特点,为研究等离子体辅助化学气相沉积法(PECVD)在硫系玻璃基底低温沉积薄膜的可行性以及工艺条件,通过氩离子轰击工艺确定基底可承受的离子辅助轰击强度和时间,并在此基础上,以100℃的温度分别制备了SiN_x,SiO_xN_y和SiO_xF_y薄膜.采用椭偏仪检测薄膜的折射率和厚度,傅里叶红外光谱仪检测薄膜的红外透过率,按GJB 2485-95标准对膜层进行耐摩擦测试.结果表明:氩离子清洗工艺中,射频功率为300 W,Ar气流量为50sccm,压强为30Pa及轰击时间在30min以内,对基底材料无损伤.轰击时间为5min时,镀制的SiN_x,SiO_xN_y和SiO_xF_y薄膜折射率分别为1.74,1.54和1.39,略低于常规工艺,消光系数小于10^(-5),与常规工艺无明显差异;镀制的薄膜满足膜层牢固度测试.利用该方法在硫系玻璃上沉积光学薄膜可行,并通过红外光谱分析确定,该方法制备的薄膜材料适用于近红外和中红外波段.