脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜及其表征

发布时间：2017-08-21 13:24

  本文关键词：脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜及其表征

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【摘要】：类金刚石薄膜即DLC薄膜,此薄膜是无定形碳膜的一种,它具有很多优越的特性,其中包括硬度较高、耐磨性较强、摩擦系数较小,是很好的表面抗磨损的改性薄膜,因此,在力学方面得到了广泛的应用,尤其是在防磨件及机械加工刀具方面的应用。本论文使用脉冲激光沉积法来制备类金刚石薄膜,主要对类金刚石薄膜、脉冲激光沉积法及薄膜进行检测的检测仪器进行了简单的介绍。用激光分别照射靶材是纯度为99%的石墨圆片及掺杂不同浓度Ag的石墨圆片,通过改变实验参数,在Si片衬底上沉积薄膜,并对其进行表征,本论文以Raman光谱检测及X射线光电子能谱为主,依靠测试结果与有关理论对制备的薄膜进行分析。当靶材取纯度为99%的石墨圆片时,研究了脉冲激光的输出电压、靶材与衬底间的距离、沉积时间、衬底温度对类金刚石薄膜结构的影响。通过研究分析得知当激光的输出电压越高、靶材与衬底之间的距离越近、沉积时间越长,薄膜中含有的sp3键也就越多;DLC薄膜沉积到了适当的厚度时,因为薄膜中存在残留应力,所以薄膜有起皱现象发生,与基底分离;随着衬底温度的降低,薄膜之中sp3/sp2的比值就会变大,薄膜中金刚石特性也会更加明显。当温度开始上升时,薄膜中sp3键的量开始变小,sp2键增多,并向石墨相转化,薄膜的石墨特性较为显著。当靶材为掺杂一定浓度Ag的石墨圆片时,在保持其它实验参数不变的情况下,薄膜中sp3键的含量比无掺杂的多,因此在靶材中掺杂一定浓度Ag可以提高薄膜中sp3键含量,随着掺杂量的增多,薄膜中sp3键的含量也会随之增加,但当掺杂量增加到一定数值时,薄膜中sp3键的含量开始降低,因此在掺杂Ag时一定要注意其掺杂量。
【关键词】：类金刚石 脉冲激光沉积 薄膜 靶材 sp~3键
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 类金刚石薄膜概述10-12
• 1.1.1 类金刚石薄膜的基本理论10-11
• 1.1.2 类金刚石薄膜的发展11
• 1.1.3 类金刚石薄膜的性能及应用11-12
• 1.2 类金刚石薄膜的制备方法12-14
• 1.2.1 溶胶一凝胶法12-13
• 1.2.2 化学气相淀积法13
• 1.2.3 磁控溅射法13-14
• 1.2.4 分子束外延法14
• 1.3 本文所使用的脉冲激光沉积法14-20
• 1.3.1 脉冲激光沉积技术概述14-17
• 1.3.2 实验设备17-18
• 1.3.3 脉冲激光沉积技术的主要工艺参数18
• 1.3.4 脉冲激光沉积的优缺点18-19
• 1.3.5 PLD技术的最新发展19-20
• 1.4 研究意义及内容20-21
• 第2章 薄膜的检测方法21-26
• 2.1 椭圆偏振光厚测厚仪21
• 2.2 Raman检测21-22
• 2.3 X射线光电子能谱22
• 2.4 原子力显微镜22-23
• 2.5 扫描电子显微镜23-24
• 2.6 X射线衍射分析24-26
• 第3章 类金刚石薄膜的制备26-42
• 3.1 薄膜制备前的准备工作26-30
• 3.1.1 制备靶材26-27
• 3.1.2 激光的调试27-30
• 3.2 类金刚石薄膜的制备30-31
• 3.2.1 基片与靶材的安放30
• 3.2.3 系统抽真空30
• 3.2.4 制备类金刚石薄膜30-31
• 3.3 激光输出电压对薄膜的影响31-35
• 3.3.1 实验的内容与方法31
• 3.3.2 实验结果与分析31-35
• 3.3.3 实验结论35
• 3.4 靶材与基底之间的距离对薄膜的影响35-37
• 3.4.1 实验的内容与方法35
• 3.4.2 实验结果与分析35-36
• 3.4.3 实验结论36-37
• 3.5 沉积时间对薄膜的影响37-39
• 3.5.1 实验的内容与方法37
• 3.5.2 实验结果与分析37-38
• 3.5.3 实验结论38-39
• 3.6 衬底温度对薄膜的影响39-42
• 3.6.1 实验的内容与方法39
• 3.6.2 实验结果与分析39-41
• 3.6.3 实验结论41-42
• 第4章 Ag的掺杂量对类金刚石薄膜的影响42-47
• 4.1 掺杂Ag对类金刚石薄膜的影响42-44
• 4.1.1 实验的内容与方法42
• 4.1.2 实验结果与分析42-44
• 4.1.3 实验结论44
• 4.2 Ag的掺杂量对类金刚石薄膜的影响44-47
• 4.2.1 实验的内容与方法44-45
• 4.2.2 实验结果与分析45-46
• 4.2.3 实验结论46-47
• 第5章 结论47-48
• 参考文献48-51
• 在学研究成果51-52
• 致谢52

【参考文献】

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本文编号：713133