过滤阴极真空电弧制备非晶金刚石红外保护膜 被引量：2

1

作者 韩杰才 朱嘉琦 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1795-1799,共5页

采用过滤阴极真空电弧技术,通过施加不同衬底偏压制备了非晶金刚石薄膜。利用纳米压痕仪和光谱椭偏仪测试薄膜的力学性能和光学性能,利用KLA-Tencor台阶仪测试硅衬底在薄膜沉积前后的曲率半径,并根据Stoney方程计算薄膜应力,利用可见光... 采用过滤阴极真空电弧技术,通过施加不同衬底偏压制备了非晶金刚石薄膜。利用纳米压痕仪和光谱椭偏仪测试薄膜的力学性能和光学性能,利用KLA-Tencor台阶仪测试硅衬底在薄膜沉积前后的曲率半径,并根据Stoney方程计算薄膜应力,利用可见光拉曼光谱和电子能量损耗谱研究了薄膜的微结构。实验表明:当衬底负偏压为80 V时,薄膜的硬度、弹性模量、光学带隙和折射率均达到最大值,随着偏压的升高或降低,各参量分别降低;此时,薄膜的sp3杂化含量最高,斜坡系数却最小;在宽红外波段范围内,薄膜的消光系数趋近于零,即红外透明;另外,薄膜具有接近金刚石的高硬度和高模量,并且其微结构以及光学和力学性能可调,因此是一种优异的红外光学窗口增透保护薄膜材料。 展开更多

关键词 非晶金刚石 过滤阴极真空电弧 红外保护膜

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磁过滤真空阴极电弧技术弧电流对四面体非晶碳薄膜性能的影响 被引量：2

2

作者 于振华 姜康 《真空科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期1206-1211,共6页

研究了磁过滤阴极真空电弧技术中不同弧电流(20~100 A),制备的四面体非晶碳薄膜性能的影响。通过对薄膜厚度、薄膜硬度、表面形貌以及sp3键含量随弧电流的变化结果进行了测试。结果表明,当弧电流从20增大至100 A,表征薄膜sp杂化碳含量的... 研究了磁过滤阴极真空电弧技术中不同弧电流(20~100 A),制备的四面体非晶碳薄膜性能的影响。通过对薄膜厚度、薄膜硬度、表面形貌以及sp3键含量随弧电流的变化结果进行了测试。结果表明,当弧电流从20增大至100 A,表征薄膜sp杂化碳含量的ID/IG从0.212增加到1.18,显示制备薄膜的sp3键含量逐渐减少,同时sp2键在逐渐增加。随着弧电流值上升,薄膜硬度增加,表明其值与弧电流值呈正相关性,高的弧电流使通过磁过滤器的大颗粒等离子体数增加,从而薄膜表面形貌易于沉积大颗粒,导致薄膜表面质量下降。因此,选择合适的弧电流值可优化Ta-C薄膜制备工艺,本文研究内容为工业应用中通过弧电流调整优化膜层综合性能提供参考。 展开更多

关键词 弧电流 Ta-C薄膜 磁过滤真空阴极电弧技术 表面质量

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过滤电弧沉积非晶金刚石薄膜的光谱椭偏研究 被引量：4

3

作者 朱嘉琦 韩杰才 +1 位作者 陶艳春 姜春竹 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期203-207,共5页

为了深入理解过滤阴极电弧沉积非晶金刚石薄膜的光学性质,利用光谱椭偏仪研究了薄膜光学常数随测试偏振光波长变化的谱学关系,进而分析了薄膜折射率、消光系数和光学带隙与沉积能量之间的变化规律。实验表明,非晶金刚石薄膜的折射率高... 为了深入理解过滤阴极电弧沉积非晶金刚石薄膜的光学性质,利用光谱椭偏仪研究了薄膜光学常数随测试偏振光波长变化的谱学关系,进而分析了薄膜折射率、消光系数和光学带隙与沉积能量之间的变化规律。实验表明,非晶金刚石薄膜的折射率高于金刚石晶体的折射率,薄膜的吸收光谱在高吸收区可以用抛物线型函数描述,并由此计算Tauc带隙。随着波长向红外延伸,非晶金刚石薄膜的消光系数渐次降低并趋近于零,光学常数因沉积能量变化而实现的调整幅度也逐渐缩小。随着衬底偏压的增加,折射率和光学带隙都是先升高后减小,并在负偏压为80 V时有最大值;而消光系数却是先减小再升高,在负偏压为80 V时有最小值。 展开更多

关键词 非晶金刚石 光谱椭偏 过滤阴极真空电弧 光学性能

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非晶四面体碳膜对2Cr3WMoV合金钢表面耐磨性能的影响

4

作者 李远洁 赵玉清 +1 位作者 王炎武 董乃强 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页

为提高2Cr3WMoV合金钢的表面摩擦性能,利用磁控溅射沉积技术与过滤阴极真空电弧技术分别在未经过渗碳和渗碳热处理后的2Cr3WMoV合金结构钢试样表面制备TiN过渡层及非晶四面体碳的多层结构复合膜。采用球-盘摩擦磨损试验仪、三维形貌仪... 为提高2Cr3WMoV合金钢的表面摩擦性能,利用磁控溅射沉积技术与过滤阴极真空电弧技术分别在未经过渗碳和渗碳热处理后的2Cr3WMoV合金结构钢试样表面制备TiN过渡层及非晶四面体碳的多层结构复合膜。采用球-盘摩擦磨损试验仪、三维形貌仪、表面磨痕测量仪等对比分析不同合金结构钢试样镀膜前后的摩擦磨损性能。结果表明:渗碳热处理工艺对2Cr3WMoV合金钢制备非晶四面体碳基多层复合膜后试样的摩擦磨损性能影响较大,在渗碳2Cr3WMoV试样表面制备多层复合膜结构后,表面摩擦因数由0.54降低到0.077,磨损率由3.03×10^(-9)cm^(3)/(N·m)降低到9.44×10^(-10)cm^(3)/(N·m)。由于表面渗碳及抛光工艺提升了合金试样的表面硬度,并降低表面粗糙度,从而使该试样制备非晶四面体碳基复合膜后具有最为优异的摩擦磨损性能及膜层与基体的结合强度。 展开更多

关键词 非晶四面体碳膜 合金结构钢 表面渗碳处理 摩擦磨损性能 磁过滤阴极真空电弧

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不同厚度四面体非晶碳薄膜的拉曼表征和内应力 被引量：4

5

作者 朱嘉琦 韩杰才 +1 位作者 高巍 孟松鹤 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期59-63,共5页

为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律,进而确定应力与拉曼光谱之间的关系,采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P(100)单晶抛光硅衬底上制备了从3nm^350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜。利用表面轮廓... 为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律,进而确定应力与拉曼光谱之间的关系,采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P(100)单晶抛光硅衬底上制备了从3nm^350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜。利用表面轮廓仪和原子力显微镜测试膜厚,表面轮廓仪确定曲率半径并计算薄膜应力,共聚焦拉曼光谱表征薄膜的结构细节。实验发现,随着膜厚的增加,四面体非晶碳薄膜的应力持续下降,当膜厚超过30nm时,应力的下降趋势变得平缓,并保持在小于5GPa的较低水平。随着膜厚的增加,可见光拉曼光谱中衬底硅的一阶和二阶谱峰强度逐渐降低,在50nm^80nm膜厚范围,半高宽最窄,峰强最高,能够最有效地获得拉曼结构信息。随着膜厚的增加和应力的下降,非晶碳一阶谱峰的峰位表现为逐渐向低频偏移。 展开更多

关键词 四面体非晶碳 过滤阴极真空电弧 拉曼光谱 应力

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掺磷四面体非晶碳薄膜电极的电化学伏安特性 被引量：3

6

作者 刘爱萍 朱嘉琦 +2 位作者 韩杰才 韩潇 吴化平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1056-1060,共5页

采用过滤阴极真空电弧技术,以高纯磷烷气体为掺杂源制备掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜.利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征薄膜的成分和结构,采用循环伏安和微分脉冲伏安分析薄膜的电化学行为.结果表明,磷的掺入没有引起薄膜非晶结... 采用过滤阴极真空电弧技术,以高纯磷烷气体为掺杂源制备掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜.利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征薄膜的成分和结构,采用循环伏安和微分脉冲伏安分析薄膜的电化学行为.结果表明,磷的掺入没有引起薄膜非晶结构的明显变化,只是促进了sp^2杂化碳原子的团簇.经过酸预处理的ta-C:P薄膜在硫酸溶液中有宽的电势窗口和低的背景电流;对Cl^-有催化活性;薄膜表面电子传输速度快;对水溶液中Cu^(2+)和Cd^(2+)有检测活性.因此具有良好导电性的ta-C:P薄膜适于作为电极并有望用于污水中重金属离子的分析检测等领域. 展开更多

关键词 过滤阴极真空电弧 掺磷四面体非晶碳 电极 伏安行为

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纳米金增强掺磷四面体非晶碳膜的电化学活性 被引量：3

7

作者 刘爱萍 朱嘉琦 韩杰才 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期363-369,共7页

采用电沉积法在过滤阴极真空电弧技术合成的掺磷四面体非晶碳(ta-C∶P)薄膜表面沉积纳米金团簇,制备纳米金修饰的掺磷非晶碳(Au/ta-C∶P)薄膜电极。利用X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜和电化学伏安法表征ta-C∶P和Au/ta-C∶... 采用电沉积法在过滤阴极真空电弧技术合成的掺磷四面体非晶碳(ta-C∶P)薄膜表面沉积纳米金团簇,制备纳米金修饰的掺磷非晶碳(Au/ta-C∶P)薄膜电极。利用X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜和电化学伏安法表征ta-C∶P和Au/ta-C∶P的微观结构、表面形貌和电化学行为。结果表明,-80V的脉冲偏压更利于磷原子进入碳的网络,并明显增加薄膜的电导率和电化学活性。纳米金团簇可增加ta-C∶P电极的有效面积,提高对铁氰化钾氧化还原反应的活性和电极可逆性,增强对多巴胺的催化活性。研究结果揭示ta-C∶P和Au/ta-C∶P薄膜在电分析及生物传感器方面的潜在应用。 展开更多

关键词 掺磷四面体非晶碳电极 纳米金团簇 过滤阴极真空电弧 电化学活性 巴多胺 生物传感器

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非晶金刚石薄膜对温度的敏感性研究 被引量：1

8

作者 朱嘉琦 孟松鹤 +1 位作者 陈旺寿 韩杰才 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期565-569,共5页

采用过滤阴极真空电弧技术制备非晶金刚石薄膜,在-190-600℃范围研究非晶金刚石薄膜的温度敏感性．利用液氮泵在Linkam试验台上冷却样品并实时采样,通过炉中退火实现样品加热．分别测试可见光拉曼光谱和纳米压痕,研究薄膜的微结构和机... 采用过滤阴极真空电弧技术制备非晶金刚石薄膜,在-190-600℃范围研究非晶金刚石薄膜的温度敏感性．利用液氮泵在Linkam试验台上冷却样品并实时采样,通过炉中退火实现样品加热．分别测试可见光拉曼光谱和纳米压痕,研究薄膜的微结构和机械性能的变化．实验表明:过滤阴极真空电弧制备的非晶金刚石薄膜具有较好的热稳定性．在空气中退火到400℃,其硬度和弹性模量基本保持不变,其结构可以一直稳定到500℃,但是到600℃,薄膜因为氧化作用而快速消耗．非晶金刚石薄膜的可见光拉曼光谱显示随着温度的升高,谱峰峰位向高频偏移．在低温冷却过程中,薄膜对温度变化不敏感,其结构保持不变． 展开更多

关键词 非晶金刚石 过滤阴极真空电弧 温度敏感性 拉曼光谱

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膜厚对四面体非晶碳膜机械性能的影响 被引量：1

9

作者 朱嘉琦 孟松鹤 +1 位作者 韩杰才 高巍 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期2149-2152,2156,共5页

采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在p(100)单晶硅衬底上制备了不同厚度的四面体非晶碳薄膜,并利用表面轮廓仪测试薄膜的厚度和应力,利用纳米压入仪测试薄膜的硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷.试验表明,在一定的扫描波形条件下,... 采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在p(100)单晶硅衬底上制备了不同厚度的四面体非晶碳薄膜,并利用表面轮廓仪测试薄膜的厚度和应力,利用纳米压入仪测试薄膜的硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷.试验表明,在一定的扫描波形条件下,薄膜大约以0.7 nm/s的沉积速率稳定生长.随着膜厚的增加,薄膜的应力持续降低,当膜厚超过30nm时,应力将低于5GPa;当膜厚超过300nm时,硬度和杨氏模量分别将近70GPa和750GPa,已经十分接近体金刚石的性能指标.另外,随着膜厚增加所产生的应力变化,也导致了可见光拉曼光谱非对称宽峰的峰位逐渐向低频偏移. 展开更多

关键词 四面体非晶碳 过滤阴极真空电弧 机械性能 应力

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X光电子谱辅助Raman光谱表征N含量对非晶金刚石薄膜的结构影响 被引量：3

10

作者 陈旺寿 朱嘉琦 +2 位作者 韩杰才 田桂 檀满林 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期268-272,共5页

用过滤阴极真空电弧沉积系统制备掺N非晶金刚石(ta-C∶N)薄膜,通过在阴极电弧区和沉积室同时通入N2气实现非晶金刚石薄膜的N原子掺杂,并通过控制N2气流速制备不同N原子含量的ta-C∶N薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱分析N含量对... 用过滤阴极真空电弧沉积系统制备掺N非晶金刚石(ta-C∶N)薄膜,通过在阴极电弧区和沉积室同时通入N2气实现非晶金刚石薄膜的N原子掺杂,并通过控制N2气流速制备不同N原子含量的ta-C∶N薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱分析N含量对ta-C∶N薄膜微观结构的影响。XPS分析结果显示:当N2气流速从2 cm3.min-1增加到20 cm3.min-1时,薄膜中N原子含量从0.84 at.%增加到5.37 at.%,同时随薄膜中N原子含量的增加,XPS C(1s)芯能谱峰位呈现单调增加的趋势,XPS C(1s)芯能谱的半高峰宽也随着N含量的增加而逐渐变宽。在Raman光谱中,随N原子含量增加,G峰的位置从1 561.61 cm-1升高到1 578.81 cm-1。XPS C(1s)芯能谱和Raman光谱分析结果表明:随N含量的增加,XPS C(1s)芯能谱中sp2/sp3值和Raman光谱中ID/IG值均呈上升的趋势,两种结果都说明了随N原子含量增加,薄膜中sp2含量也增加,薄膜结构表现出石墨化倾向。 展开更多

关键词 ta-C∶N薄膜 过滤阴极真空电弧沉积(FCVA) XPS RAMAN光谱

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纳米级ta-C薄膜对二次电子发射抑制的研究 被引量：2

11

作者 张娜 陈仙 康永锋 《现代电子技术》 2013年第1期144-146,共3页

二次电子倍增引起的微放电效应已经成为制约空间通信技术发展的重要因素。提出采用纳米级四面体非晶碳(ta-C)薄膜抑制二次电子发射的新方法,研究了在镀银铝基材料上制备ta-C薄膜的工艺,以及薄膜中sp2键的含量以及薄膜的厚度对二次电子... 二次电子倍增引起的微放电效应已经成为制约空间通信技术发展的重要因素。提出采用纳米级四面体非晶碳(ta-C)薄膜抑制二次电子发射的新方法,研究了在镀银铝基材料上制备ta-C薄膜的工艺,以及薄膜中sp2键的含量以及薄膜的厚度对二次电子发射系数的影响。研究结果表明,涂层后的二次电子发射系数减小了35%;且当薄膜厚度超过5 nm,二次电子发射系数显著降低,当厚度大于10 nm,二次电子发射系数会增加,分析主要原因是薄膜厚度在5-10 nm时,sp2键的含量较大,呈现出石墨的弱二次电子发射特性,研究结果表明,ta-C薄膜可以较好地起到抑制二次电子作用。 展开更多

关键词 ta-C薄膜 二次电子倍增放电 抑制二次电子发射 过滤阴极真空电弧

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激光热处理对类金刚石薄膜结构的影响 被引量：5

12

作者 车晓舟 陈莲华 +1 位作者 马洪涛 刘凡新 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期76-79,共4页

用真空阴极过滤电弧法沉积了厚度为2 nm的类金刚石(DLC)薄膜,研究了激光加热退火时薄膜结构和表面粗糙度的变化,分析了激光加热功率对薄膜结构的影响。结果表明,当激光功率小于200 mW时,DLC薄膜的结构基本保持不变;激光功率增大到300 mW... 用真空阴极过滤电弧法沉积了厚度为2 nm的类金刚石(DLC)薄膜,研究了激光加热退火时薄膜结构和表面粗糙度的变化,分析了激光加热功率对薄膜结构的影响。结果表明,当激光功率小于200 mW时,DLC薄膜的结构基本保持不变;激光功率增大到300 mW,薄膜中少量的sp3键转变为sp2键,但薄膜的表面形貌基本保持不变。随着激光功率增大到400mW,薄膜中sp3键向sp2键的转变量增大;当激光功率达到500 mW时,薄膜中大量的sp3键转变为sp2键,sp2六原子环含量迅速增大,薄膜表面粗糙度开始明显增大,出现凹凸不平的表面形貌。 展开更多

关键词 真空阴极过滤电弧 类金刚石薄膜 退火 激光功率 结构

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