玻璃表面制备类金刚石薄膜的研究

发布时间：2017-09-17 10:08

  本文关键词：玻璃表面制备类金刚石薄膜的研究

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【摘要】：本文采用自制的1kW/2.45GHz石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备在玻璃基板上制备类金刚石(DLC)薄膜,使用X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见分光分度计、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜和旋转摩擦磨损测试仪等研究测试手段对不同工艺参数下制备薄膜样品的结构、光透过率、形貌、摩擦性能等进行了表征分析。从而得到了随着微波功率、沉积时间、沉积气压等工艺参数的变化时,所制备出薄膜的结构、性能的变化规律,优化了其制备工艺参数,研究对比了其结构与性能上的差异,并在适宜的工艺参数下,在不同的玻璃基板表面制备类金刚石(DLC)薄膜。XPS测试结果表明,在玻璃基板上制备的薄膜具有典型的DLC薄膜碳元素,且含有少量的氧杂质。拉曼测试结果表明,制备出的是典型的DLC薄膜,沉积时间越短,DLC薄膜中sp~3杂化键含量越高。紫外可见分光光度计测试结果表明,在300nm左右的波段光吸收率很高,在600nm以上可见光红外波段有很高的透过率。场发射扫描电子显微镜测试结果表明,DLC薄膜表面呈颗粒状均匀分布,且表面粗糙度小,平整光滑,随着沉积气压的增大,DLC表面团簇尺寸减小,致密性好。旋转摩擦磨损测试结果表明,DLC薄膜摩擦过程中摩擦曲线平稳,摩擦系数小,其耐磨性能好。
【关键词】：MPCVD 类金刚石薄膜 玻璃 工艺参数 结构性能
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 DLC膜的发展11-12
• 1.3 DLC膜的结构12-13
• 1.4 DLC薄膜的性能与应用13-17
• 1.4.1 机械性能与应用14
• 1.4.2 光学性能与应用14-15
• 1.4.3 电学性能与应用15-16
• 1.4.4 生物医学性能与应用16
• 1.4.5 其他性能与应用16-17
• 1.5 DLC薄膜的制备方法17-21
• 1.5.1 物理气相沉积法17-19
• 1.5.2 化学气相沉积法19-21
• 1.6 DLC薄膜应用研究中存在的问题21
• 1.7 本文研究内容21-23
• 第2章 实验设备与表征手段23-31
• 2.1 MPCVD设备及特点23-25
• 2.2 MPCVD设备的结构25-26
• 2.2.1 微波系统25
• 2.2.2 气路、真空系统25
• 2.2.3 水冷、控制系统25-26
• 2.3 基片的预处理26
• 2.4 DLC薄膜的制备工艺26-29
• 2.4.1 沉积DLC薄膜的操作过程26-27
• 2.4.2 DLC薄膜的制备工艺参数27-29
• 2.5 实验样品表征29-31
• 2.5.1 X射线光电子能谱29
• 2.5.2 拉曼光谱29-30
• 2.5.3 紫外可见光分光光度计30
• 2.5.4 场发射扫描电子显微镜30
• 2.5.5 旋转摩擦实验30-31
• 第3章 DLC薄膜的制备工艺研究31-51
• 3.1 DLC薄膜的XPS分析31-36
• 3.1.1 不同微波功率DLC薄膜的XPS分析32-33
• 3.1.2 不同沉积时间DLC薄膜的XPS分析33-35
• 3.1.3 不同沉积气压DLC薄膜的XPS分析35-36
• 3.2 DLC薄膜的扫描形貌分析36-38
• 3.3 DLC薄膜的光透过率分析38-40
• 3.3.1 不同微波功率DLC薄膜光透过率分析38-39
• 3.3.2 不同沉积时间DLC薄膜光透过率分析39
• 3.3.3 不同沉积气压DLC薄膜光透过率分析39-40
• 3.4 DLC薄膜的拉曼分析40-45
• 3.4.1 不同微波功率DLC薄膜拉曼分析41-42
• 3.4.2 不同沉积时间DLC薄膜拉曼分析42-43
• 3.4.3 不同沉积气压DLC薄膜拉曼分析43-45
• 3.5 DLC薄膜的摩擦性能分析45-49
• 3.5.1 不同微波功率DLC薄膜摩擦性能分析47-48
• 3.5.2 不同沉积时间DLC薄膜摩擦性能分析48-49
• 3.5.3 不同沉积气压DLC薄膜摩擦性能分析49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 总结与展望51-55
• 4.1 本文结论51-53
• 4.2 全文展望53-55
• 参考文献55-61
• 攻读硕士期间已发表的论文61-63
• 致谢63

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本文编号：868774