γ辐照对a-C:H薄膜微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响 被引量：5

1

作者 柴利强 宁可心 +2 位作者 乔丽 王鹏 翁立军 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期169-175,共7页

近年来随着核能及其核装备的发展,辐照环境下高能粒子对润滑材料服役行为的影响受到越来越多的关注.本研究利用自行设计研制的磁控溅射系统制备a-C:H润滑薄膜,并对其进行伽马(γ)辐照处理.考察γ辐照康普顿效应对a-C:H薄膜微观组织、力... 近年来随着核能及其核装备的发展,辐照环境下高能粒子对润滑材料服役行为的影响受到越来越多的关注.本研究利用自行设计研制的磁控溅射系统制备a-C:H润滑薄膜,并对其进行伽马(γ)辐照处理.考察γ辐照康普顿效应对a-C:H薄膜微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响.结果表明:经γ辐照后a-C:H薄膜存在由sp^(2)杂化C原子结构向sp^(3)杂化C原子结构转变的趋势,且辐照使得C-H键发生断裂,薄膜内H原子的键合能降低.伽马辐照使得aC:H薄膜的纳米机械性能显著提高,辐照样品的残余应力也随辐照剂量呈增加趋势.此外,γ辐照也使得a-C:H薄膜的摩擦系数和磨损率轻微增加.综合分析可知,γ辐照在测试剂量范围内对a-C:H薄膜的摩擦性能影响有限,但辐照诱发应力的增加是限制其在核环境中应用的主要因素. 展开更多

关键词 Γ辐照 a-c:h薄膜 微观组织 力学性能 摩擦磨损

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基于动力学标度法的a-C:H薄膜表面微观形貌的演变机理研究 被引量：2

2

作者 张玲 陈果 +4 位作者 何小珊 艾星 何智兵 刘磊 唐永建 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期740-746,共7页

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在Si(111)基底上制备a-C:H薄膜,利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对a-C:H薄膜的表面形貌与表面粗糙度进行表征,并从动力学标度法角度出发讨论a-C:H薄膜表面粗糙度的演变机理。研究... 采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在Si(111)基底上制备a-C:H薄膜,利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对a-C:H薄膜的表面形貌与表面粗糙度进行表征,并从动力学标度法角度出发讨论a-C:H薄膜表面粗糙度的演变机理。研究结果表明:a-C:H薄膜表面微观形貌为自仿射分形表面,可用分形维数来评价薄膜的表面粗糙度;随着H_2流量的增加,薄膜表面粗糙度先减小后增大,在T_2B与H_2流量比为0.2/6时,a-C:H薄膜的表面粗糙度R_q为2.2nm,相对于其他条件下生长的薄膜的表面粗糙度低,薄膜表面较光滑,致密性良好。 展开更多

关键词 a-c:h薄膜 表面粗糙度 分形维数 原子力显微镜 扫描电子显微镜

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直流反应磁控溅射沉积a-C:H薄膜的微结构和摩擦磨损行为 被引量：2

3

作者 刘龙 周升国 +2 位作者 王跃臣 刘正兵 马利秋 《有色金属科学与工程》 CAS 2016年第1期41-47,共7页

采用直流的反应磁控溅射技术,以高纯石墨为溅射靶材和CH_4为反应气体,调节CH_4流量,在p(100)单晶硅和不锈钢基底上成功制备出系列的含氢a-C:H薄膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱、纳米压痕仪、CSM划... 采用直流的反应磁控溅射技术,以高纯石墨为溅射靶材和CH_4为反应气体,调节CH_4流量,在p(100)单晶硅和不锈钢基底上成功制备出系列的含氢a-C:H薄膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱、纳米压痕仪、CSM划痕测试仪、摩擦磨损试验机等测试手段对所制备含氢a-C:H薄膜的微结构、力学性能和摩擦磨损行为进行系统表征.结果表明:随着CH_4流量的增加,含氢a-C:H薄膜的致密度呈现出微弱的先增加后减小的趋势;薄膜的沉积速率随着CH_4流量的增加逐渐增加,但增幅呈现出逐渐减小趋势;随着CH_4流量的增加,薄膜中sp^3杂化键含量及其纳米硬度和杨氏模量也呈现出先增加后减小的规律;摩擦实验结果表明当CH_4流量为8 sccm,所制备的含氢a-C:H薄膜的摩擦学性能最佳,摩擦系数为0.20,磨损率为6.48×10^(-7)mm^3/(N·m). 展开更多

关键词 磁控溅射 a-c:h薄膜 微结构 摩擦磨损

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rf-dc PECVD制备的a-C∶H(N)薄膜的结构分析 被引量：1

4

作者 程宇航 吴一平 +2 位作者 陈建国 乔学亮 谢长生 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期200-201,206,共3页

采用射频－直流等离子增强化学气相沉积技术用Ｃ２Ｈ２和Ｎ２气的混合气体制备出ａ－Ｃ∶Ｈ（Ｎ）薄膜，用ＴＥＭ、红外谱、ＸＰＳ等多种分析测试手段研究了薄膜的结构。结果表明ａ－Ｃ∶Ｈ（Ｎ）薄膜中Ｎ与Ｃ原子可形成ＮＣ、ＣＮ和Ｎ... 采用射频－直流等离子增强化学气相沉积技术用Ｃ２Ｈ２和Ｎ２气的混合气体制备出ａ－Ｃ∶Ｈ（Ｎ）薄膜，用ＴＥＭ、红外谱、ＸＰＳ等多种分析测试手段研究了薄膜的结构。结果表明ａ－Ｃ∶Ｈ（Ｎ）薄膜中Ｎ与Ｃ原子可形成ＮＣ、ＣＮ和ＮＣ键，而碳氢原子主要以ＣＨ２基的形式存在。且薄膜中存在具有理想化学配比的Ｃ３Ｎ４相。 展开更多

关键词 a-c:h(N)薄膜 PECVD 氮化钛 结构分析

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真空退火对a-C:F:H薄膜的结构与光学带隙的影响

5

作者 刘雄飞 肖剑荣 +1 位作者 简献忠 高金定 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期381-384,共4页

使用CF4和CH4为源气体 ,利用射频等离子体增强化学气相沉积 (RF PECVD)法制备了掺氟非晶碳 (a C :F :H)薄膜 ,并在N2 气氛中进行了不同温度的退火。用原子力显微镜 (AFM)观察了薄膜在退火前后表面形貌的变化 ,发现退火后薄膜表面变得平... 使用CF4和CH4为源气体 ,利用射频等离子体增强化学气相沉积 (RF PECVD)法制备了掺氟非晶碳 (a C :F :H)薄膜 ,并在N2 气氛中进行了不同温度的退火。用原子力显微镜 (AFM)观察了薄膜在退火前后表面形貌的变化 ,发现退火后薄膜表面变得平坦 ,疏松。用紫外 -可见光透射光谱 (UV VIS)并结合傅里叶变换红外光谱 (FTIR)和喇曼 (Raman)光谱对薄膜进行了分析 ,获得了薄膜化学键结构和光学带隙的变化情况 ;发现薄膜的化学键结构和光学带隙与真空退火密切相关 ,高温退火后薄膜化学键结构 :CHx(x=1,2 ,3下同 )、F -芳基、CF2 和CF等基团的含量改变 ;薄膜的光学带隙决定于CHx、退火后CHx 含量减少导致薄膜光学带隙的减小。 展开更多

关键词 光学带隙 键结构 a-c:F:h薄膜 化学键 薄膜光学 平坦 非晶碳 真空退火 CF4 RF

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a-C: H(N)薄膜的生物相容性

6

作者 程宇航 吴一平 +4 位作者 陈建国 乔学亮 谢长生 陈云 叶青 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1999年第1期39-42,共4页

采用射频－直流等离子增强化学气相沉积法用Ｃ２Ｈ２与Ｎ２的混合气体制备了ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜，用动物急性实验法和细胞毒性实验法研究了ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的生物相容性。结果表明，ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的生物相容性优于常用生... 采用射频－直流等离子增强化学气相沉积法用Ｃ２Ｈ２与Ｎ２的混合气体制备了ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜，用动物急性实验法和细胞毒性实验法研究了ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的生物相容性。结果表明，ａ－Ｃ：Ｈ（Ｎ）薄膜的生物相容性优于常用生物材料纯Ｔｉ，且能为细胞的生长提供合适的生长表面。 展开更多

关键词 a-c:h(N)薄膜 生物材料 生物相容性 薄膜

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a-C:H(N)薄膜的慢正电子分析

7

作者 程宇航 吴一平 +4 位作者 邹柳娟 陈建国 乔学亮 谢长生 翁惠民 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期54-56,共3页

采用C2H2和N2的混合气体在单晶Si衬底上用射频一直流等离子化学气相沉积法制备a－C：H（N）薄膜，用Fourier红外谱研究了a-C：H（N）薄膜的结构。用慢正电子湮没技术研究了类金刚石薄膜中缺陷的深度分布以及N的百分含量对薄膜中缺陷浓... 采用C2H2和N2的混合气体在单晶Si衬底上用射频一直流等离子化学气相沉积法制备a－C：H（N）薄膜，用Fourier红外谱研究了a-C：H（N）薄膜的结构。用慢正电子湮没技术研究了类金刚石薄膜中缺陷的深度分布以及N的百分含量对薄膜中缺陷浓度和缺陷类型的影响。Fourier红外测试结果表明，a－C：H（N）薄膜中氮含量随混合气体中N2百分含量的升高而增大，薄膜中碳氮原子形成C≡N键。慢正电子分析表明．单晶Si衬底具有很高的缺陷浓度，类金刚石薄膜中的缺陷浓度较低，且缺陷均匀分布，薄膜表面存在一缺陷浓度较高的薄层，而膜一基之间存在一很宽的界面层。a-C：H（N）薄膜的缺陷浓度随N含量的增加而增大，但含饲量不改变薄膜中的缺陷类型。 展开更多

关键词 a-c:h(N)薄膜 缺陷 慢正电子束 正电子湮没

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溅射能量对WC/a-C：H薄膜结构与性能的影响 被引量：1

8

作者 孙尚琪 刘翔 +2 位作者 王永欣 王立平 薛群基 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期955-963,共9页

为探究溅射能量对WC/a-C:H薄膜结构与性能的影响,并讨论WC掺杂对a-C:H薄膜的影响。通过非平衡磁控溅射+等离子体增强化学气相沉积法(UBMS+PACVD),以WC靶作为溅射靶,C_2H_2为反应气体,通过调制溅射靶电流,在316不锈钢基体上制备WC/a-C:H... 为探究溅射能量对WC/a-C:H薄膜结构与性能的影响,并讨论WC掺杂对a-C:H薄膜的影响。通过非平衡磁控溅射+等离子体增强化学气相沉积法(UBMS+PACVD),以WC靶作为溅射靶,C_2H_2为反应气体,通过调制溅射靶电流,在316不锈钢基体上制备WC/a-C:H系列薄膜。用场发射电镜、透射电镜、X射线衍射仪、XPS、拉曼光谱等对薄膜的微观结构和成分进行表征,用划痕仪、纳米硬度仪测试了薄膜的力学性能,用多功能摩擦机对薄膜的摩擦学性能进行分析。结果表明:WC主要以β-WC_(1-x)纳米晶的形式均匀分布在非晶碳中,随着溅射靶电流的上升,薄膜中W含量和膜基结合力呈上升趋势,在11A时上升至21.9%(摩尔分数)和18.6 N,而I_D/I_G比值和硬度逐渐降低至0.55和11 GPa。溅射靶电流为4 A时,WC/a-C:H薄膜表现出较好的磨损性能,摩擦因数低至0.15,磨损率为5.38×10^(-7) mm^3/(N?m)。 展开更多

关键词 溅射靶电流 WC/a-c:h薄膜 摩擦磨损

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离子源功率对a-C:H(Al)薄膜结构及性能的影响

9

作者 赵凤丽 代明江 +2 位作者 林松盛 许伟 侯慧君 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期143-150,共8页

目的研究离子源功率对a-C:H(Al)薄膜结构及性能的影响。方法采用阳极离子源离化CH_4气体,中频磁控溅射Al靶,通过改变离子源功率,在n(100)型单晶硅及16Mn Cr5钢基体上沉积a-C:H(Al)薄膜。利用扫描电镜、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机... 目的研究离子源功率对a-C:H(Al)薄膜结构及性能的影响。方法采用阳极离子源离化CH_4气体,中频磁控溅射Al靶,通过改变离子源功率,在n(100)型单晶硅及16Mn Cr5钢基体上沉积a-C:H(Al)薄膜。利用扫描电镜、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机和表面轮廓仪等设备对a-C:H(Al)薄膜的结构及性能进行表征。结果薄膜的硬度均在1000HV以上。摩擦系数较低,为0.05~0.15。离子源功率为450 W时,薄膜摩擦系数和结合力均出现了最优值,分别为0.05和21.46 N。离子源功率在550 W时,磨损率达到最低值,为3.59×10^(-7) mm^3/(N·m)。结论离子源功率较低时,薄膜表面较疏松,随着离子源功率的增加,薄膜逐渐趋于平整致密。随离子源功率的增加,薄膜的硬度增大,薄膜的结合力先增大后减小,而薄膜的摩擦系数先减小后增大,磨损宽度减小,磨损深度降低,磨损率减小。 展开更多

关键词 类金刚石薄膜 a-c:h(Al)薄膜 中频磁控溅射 离子源功率 结合强度 摩擦学力学性能

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乳化液环境中WC/a-C:H薄膜摩擦行为的研究

10

作者 孙尚琪 王永欣 +3 位作者 路小江 刘翔 李金龙 王立平 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期554-561,共8页

采用等离子体增强化学气相沉积复合磁控溅射法制备了WC/a-C:H薄膜.使用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和透射电镜表征了薄膜结构和组成,并使用球盘往复摩擦试验机测试薄膜在不同体系乳化液环境中的摩擦学性能.结果表... 采用等离子体增强化学气相沉积复合磁控溅射法制备了WC/a-C:H薄膜.使用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和透射电镜表征了薄膜结构和组成,并使用球盘往复摩擦试验机测试薄膜在不同体系乳化液环境中的摩擦学性能.结果表明:WC/a-C:H薄膜具有典型的类金刚石结构,WC以β-WC1-x相的形式存在. WC在碳基薄膜中的掺杂使WC/a-C:H薄膜的硬度和弹性模量分别变化至11和140 GPa.油膜、水膜与转移膜的协同润滑效应能够提升其耐磨能力.适宜的浓度配比和薄膜表面石墨化程度是影响摩擦的关键因素. 展开更多

关键词 WC/a-c:h薄膜 乳化液 摩擦 磨损

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微波ECR-CVD法制备a-C:F:H膜的红外吸收及其光学带隙 被引量：1

11

作者 甘肇强 陆新华 《材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2002年第2期163-165,176,共4页

改变CHF3 CH4 流量比R =[CHF3] ([CHF3]+[CH4 ]) ,采用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (MWECR CVD)方法沉积a C :F :H薄膜。a C :F :H薄膜的结构和光学带隙使用傅立叶变换红外光谱和紫外 可见光谱来表征。红外结果表明 ,在低流... 改变CHF3 CH4 流量比R =[CHF3] ([CHF3]+[CH4 ]) ,采用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (MWECR CVD)方法沉积a C :F :H薄膜。a C :F :H薄膜的结构和光学带隙使用傅立叶变换红外光谱和紫外 可见光谱来表征。红外结果表明 ,在低流量比R(R <6 4 % )下 ,薄膜的红外特征结构主要以 CF(10 6 0cm- 1 ) , CF2(112 0cm- 1 )以及 CHx(2 80 0～ 30 0 0cm- 1 )的伸缩振动为主 ;在高流量比R(R >6 4 % )下 ,薄膜表现为类聚四氟乙烯(PTFE)的结构特征 ,典型的红外特征峰是位于 12 2 0cm- 1 处的 -CF2 反对称伸缩振动。薄膜的光学带隙Eg 随流量比R的变化表现为先降后升。进一步研究表明 ,薄膜中的H和F浓度调制着薄膜的CC共轭双键结构 ,使光学带隙Eg 从 2 37到 3 展开更多

关键词 微波ECR-CVD法 光学带隙 a-c:F:h薄膜 傅立叶变换红外光谱 紫外可见光谱 类金刚石碳膜

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液相电沉积类金刚石薄膜的组成及结构分析 被引量：2

12

作者 江河清 黄丽娜 +2 位作者 张治军 徐洮 刘维民 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期560-562,共3页

　利用液相电沉积的方法,从乙腈中在硅片上沉积非晶碳薄膜,首次发现了电流密度随反应时间呈波动变化的规律。红外光谱和拉曼光谱分析表明所得薄膜是一种典型的含氢类金刚石薄膜(a C∶H薄膜),并用高斯分解的方法对非晶碳薄膜的拉曼光谱和... 　利用液相电沉积的方法,从乙腈中在硅片上沉积非晶碳薄膜,首次发现了电流密度随反应时间呈波动变化的规律。红外光谱和拉曼光谱分析表明所得薄膜是一种典型的含氢类金刚石薄膜(a C∶H薄膜),并用高斯分解的方法对非晶碳薄膜的拉曼光谱和X射线光电子能谱进行定量分析,从而确定这种a C∶H薄膜中sp3的相对含量为30%～35%。 展开更多

关键词 液相电沉积 a-c:h薄膜 RAMAN光谱 XPS 高斯分解

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含氢无定型碳摩擦转移膜结构演化规律研究 被引量：11

13

作者 宁可心 王鹏 +2 位作者 江海霞 王毅 柴利强 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期484-492,共9页

利用中频磁控溅射系统制备a-C:H润滑薄膜,并使用球-盘摩擦机考察了空气和干燥氮气(N_(2))氛围中a-C:H薄膜摩擦行为的差异,讨论了随着摩擦时间增加,薄膜上磨痕及Al_(2)O_(3)对偶球上转移膜的结构变化对摩擦行为的影响.试验结果显示:a-C:... 利用中频磁控溅射系统制备a-C:H润滑薄膜,并使用球-盘摩擦机考察了空气和干燥氮气(N_(2))氛围中a-C:H薄膜摩擦行为的差异,讨论了随着摩擦时间增加,薄膜上磨痕及Al_(2)O_(3)对偶球上转移膜的结构变化对摩擦行为的影响.试验结果显示:a-C:H薄膜在干燥氮气中摩擦具有比在空气中更低的摩擦系数和更长的磨损寿命.微观结构分析表明,转移膜可以起到降低摩擦的作用,在干燥氮气中,随着摩擦进行,Al_(2)O_(3)对偶球上逐渐形成具有典型DLC特征的碳转移膜并稳定地存在,这是摩擦性能进一步提高的原因.此外,在干燥氮气中摩擦,磨痕表面和对偶球上转移膜表面结构均趋于"石墨化".上述二者的共同作用使得a-C:H薄膜在N_(2)环境下比在空气中更低的摩擦磨损. 展开更多

关键词 a-c:h薄膜 转移膜 演化 摩擦磨损 石墨化

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