溅射参数及掺杂对直流溅射非晶碳膜粗糙度及疏水性的影响
发布时间：2021-11-27 23:33
为拓展GLC型非晶碳膜的应用领域,澄清其亲/疏水特性的主要影响因素及变化规律,本文试图通过改变基片偏压和石墨（C）靶电流等溅射参数,以及引入一定含量Al、Si、Mo、W掺杂组元,借助XPS、SEM、AFM对沉积态薄膜成分/结构/形貌特征的实验表征,在实现对薄膜sp2键合比例、表面形貌/粗糙度及表面能的有效调控基础上,借助接触角测量仪对薄膜湿润角的实验测量结果,澄清溅射参数及掺杂对直流溅射非晶碳膜粗糙度及疏水性的影响规律,并结合薄膜微观特征及表面能变化对其亲疏水特征变化规律进行机制分析,在实验规律基础上,对基于直流溅射及掺杂技术制备GLC薄膜的疏水性可调控程度进行评定,为进一步深入研究提供必要的实验依据。研究结果表明:（1）GLC非晶碳膜可通过调控其sp2键合比例、表面粗糙度及表面能实现亲疏水特征的显著变化。其中,Cr-GLC薄膜在不同溅射参数下,其水接触角变化范围为80.9～110.2°,润湿特征介于亲水和疏水之间,在特定参数下可表现出疏水特征。与C靶电流相比,基片偏压对其疏水性的影响更为显著,在固定C靶电流为2.5 A条件下,随基片偏压由-30 V增至-90 V,薄膜水接触角相应由8...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
sp2C-sp3C-H三元相图
coscos(1cos)111211 f f f CB体与空气复合表面的表观接触角，1 为该固体的本征，2f 为气体所占的面积分数。由式可知，随气体所接触角增大。式(1.4)揭示了表面不均一的化学组成及 Cassie 模型分别描述的是化学组成均一和不均一的触角的关系，因此它们之间存在着一定的内在联系。 与表观接触角* 的关系。图 1-3 还给出了适用于 W的线性关系，这种关系与 Shibuichi S 等【49】得出的模拟粗糙表面发现，粗糙度因子r 存在一个临界值，湿性会从适用于 Wenzel 方程的状态转变为适用于 C，Cassie 状态与 Wenzel 状态之间的能垒越高，则表面某种程度上，表观接触角的增加意味着表面自由能面自由能由增加的固/液界面提供，而在 Cassie 模也正是粗糙度增加疏水性的原因。
可沉积梯度薄膜和多元复合薄膜【70】，所以四靶闭改性的以 sp2键为主的 GLC 薄膜沉积的要求。的结构区域模型的 Thorton 结构区域模型基础上，将 Thorton 结构区的关系扩展到薄膜结构与温度、粒子能量的关系【71，薄膜结构从晶带 1(疏松多孔纤维状晶粒)向晶带 晶带 3(再结晶晶粒)转变；随着入射离子能量的增加转变温度降低，在低温下可以沉积出纤维晶和柱状石墨薄膜结构与性能的影响时，发现随基片偏压增等【74】认为靶电流增加，则到达基片的粒子能量增加膜更加致密、均匀、光滑平整，从而粗糙度也相应，表面粗糙度是影响薄膜疏水性的重要因素，而薄生影响，最终影响薄膜疏水性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲激光沉积低内应力多层类金刚石膜[J]. 陆益敏,郭延龙,黄国俊,黎伟,万强,唐璜. 红外与激光工程. 2017(09)
[2]深冷处理对GLC多层薄膜界面结构及结合强度的影响[J]. 龚小玲,聂朝胤,金秋,周阳. 中国表面工程. 2017(05)
[3]碳靶电流对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响研究[J]. 施文彦,陆斌斌,陈妍,叶平,蒋百灵. 表面技术. 2017(08)
[4]金属掺杂类金刚石薄膜研究进展[J]. 张书姣,吴艳霞,朱丽楠,唐宾,王志峰,周兵. 航空制造技术. 2017(13)
[5]XPS数据处理方法技巧[J]. 尹宗杰,汪霆,邢化朝. 山东化工. 2017(12)
[6]含氢DLC膜的疏水性研究[J]. 魏晓丽,张玲,陈厦平,王辅明. 表面技术. 2016(05)
[7]直流磁控溅射非晶碳膜的导电性和耐蚀性[J]. 张海峰,张栋,李晓伟,鲁聪达,柯培玲,汪爱英. 材料研究学报. 2015(10)
[8]Cr掺杂对GLC薄膜结构及其摩擦学性能的影响[J]. 王佳凡,王永欣,陈克选,李金龙,郭峰. 摩擦学学报. 2015(02)
[9]X射线光电子能谱在材料表面研究中的应用[J]. 余锦涛,郭占成,冯婷,支歆. 表面技术. 2014(01)
[10]磁控溅射复合沉积在Ti合金上的不同薄膜润湿性能研究（英文）[J]. 马国佳,林国强,王明娥,张林,孙刚,王达望. 稀有金属材料与工程. 2013(S2)
博士论文
[1]电弧离子镀纳米复合疏水硬质薄膜研究[D]. 张林.大连理工大学 2014
本文编号：3523253
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
sp2C-sp3C-H三元相图
coscos(1cos)111211 f f f CB体与空气复合表面的表观接触角，1 为该固体的本征，2f 为气体所占的面积分数。由式可知，随气体所接触角增大。式(1.4)揭示了表面不均一的化学组成及 Cassie 模型分别描述的是化学组成均一和不均一的触角的关系，因此它们之间存在着一定的内在联系。 与表观接触角* 的关系。图 1-3 还给出了适用于 W的线性关系，这种关系与 Shibuichi S 等【49】得出的模拟粗糙表面发现，粗糙度因子r 存在一个临界值，湿性会从适用于 Wenzel 方程的状态转变为适用于 C，Cassie 状态与 Wenzel 状态之间的能垒越高，则表面某种程度上，表观接触角的增加意味着表面自由能面自由能由增加的固/液界面提供，而在 Cassie 模也正是粗糙度增加疏水性的原因。
可沉积梯度薄膜和多元复合薄膜【70】，所以四靶闭改性的以 sp2键为主的 GLC 薄膜沉积的要求。的结构区域模型的 Thorton 结构区域模型基础上，将 Thorton 结构区的关系扩展到薄膜结构与温度、粒子能量的关系【71，薄膜结构从晶带 1(疏松多孔纤维状晶粒)向晶带 晶带 3(再结晶晶粒)转变；随着入射离子能量的增加转变温度降低，在低温下可以沉积出纤维晶和柱状石墨薄膜结构与性能的影响时，发现随基片偏压增等【74】认为靶电流增加，则到达基片的粒子能量增加膜更加致密、均匀、光滑平整，从而粗糙度也相应，表面粗糙度是影响薄膜疏水性的重要因素，而薄生影响，最终影响薄膜疏水性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲激光沉积低内应力多层类金刚石膜[J]. 陆益敏,郭延龙,黄国俊,黎伟,万强,唐璜. 红外与激光工程. 2017(09)
[2]深冷处理对GLC多层薄膜界面结构及结合强度的影响[J]. 龚小玲,聂朝胤,金秋,周阳. 中国表面工程. 2017(05)
[3]碳靶电流对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响研究[J]. 施文彦,陆斌斌,陈妍,叶平,蒋百灵. 表面技术. 2017(08)
[4]金属掺杂类金刚石薄膜研究进展[J]. 张书姣,吴艳霞,朱丽楠,唐宾,王志峰,周兵. 航空制造技术. 2017(13)
[5]XPS数据处理方法技巧[J]. 尹宗杰,汪霆,邢化朝. 山东化工. 2017(12)
[6]含氢DLC膜的疏水性研究[J]. 魏晓丽,张玲,陈厦平,王辅明. 表面技术. 2016(05)
[7]直流磁控溅射非晶碳膜的导电性和耐蚀性[J]. 张海峰,张栋,李晓伟,鲁聪达,柯培玲,汪爱英. 材料研究学报. 2015(10)
[8]Cr掺杂对GLC薄膜结构及其摩擦学性能的影响[J]. 王佳凡,王永欣,陈克选,李金龙,郭峰. 摩擦学学报. 2015(02)
[9]X射线光电子能谱在材料表面研究中的应用[J]. 余锦涛,郭占成,冯婷,支歆. 表面技术. 2014(01)
[10]磁控溅射复合沉积在Ti合金上的不同薄膜润湿性能研究（英文）[J]. 马国佳,林国强,王明娥,张林,孙刚,王达望. 稀有金属材料与工程. 2013(S2)
博士论文
[1]电弧离子镀纳米复合疏水硬质薄膜研究[D]. 张林.大连理工大学 2014
本文编号：3523253
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