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oe1(光电查) - 科学论文

13 条数据
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  • 反应性高功率脉冲磁控溅射沉积含铜纳米团簇的类金刚石碳膜：脉冲长度效应

    摘要： 在本研究中，采用反应性高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS）技术制备了含铜纳米团簇的类金刚石碳膜（DLC:Cu薄膜）。研究考察了HIPIMS脉冲长度（脉冲开启时间）的影响，发现化学成分与脉冲长度存在依赖关系。通过拉曼散射光谱分析该纳米复合薄膜中类金刚石碳基体的结构表明，sp3/sp2碳键比例随HIPIMS脉冲长度增加而轻微上升。氦离子显微镜对铜纳米团簇形貌和尺寸的研究显示，HIPIMS脉冲开启时间的延长会导致纳米团簇数量增多及后续尺寸增大。光学性能研究表明所有测试薄膜均呈现表面等离子体共振效应，且发现光学吸收光谱与泵浦-探测光谱记录的光激发载流子弛豫时间存在关联。当激发波长接近表面等离子体共振吸收峰波长时，观测到最长的弛豫时间。使用400微秒HIPIMS脉冲开启时间制备的DLC:Cu薄膜表现出最大弛豫时间，这归因于弛豫时间与铜纳米团簇尺寸的依存关系。

    关键词： 脉冲长度，类金刚石碳，高功率脉冲磁控溅射，结构，光学性能，X射线光电子能谱，铜，纳米团簇

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过等离子体表面工程控制银基纳米涂层中银离子的释放

    摘要： 环境表面已被广泛认为是医院相关感染传播的重要来源。文献中报道了多种基于银的抗菌涂层。然而，任何抗菌策略的成功都取决于控制涂层释放银离子动力学的能力。本研究提出的新策略基于等离子体表面工程以实现银离子的可控释放。我们设计并优化了基于等离子体的纳米涂层、等离子体氧化工艺以及银涂层的表面图案化。通过XPS和AFM等表面分析技术，以及采用MIP-AES评估168小时内的银离子释放情况。结果表明，表面等离子体工程成功实现了含银抗菌涂层中银释放量和生物活性的调控。

    关键词： 类金刚石碳、等离子体氧化、银释放、抗菌活性

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 温度和偏压对HiPIMS沉积类金刚石碳膜电学及电化学性能的影响

    摘要： 类金刚石碳（DLC）膜较高的电阻率是其在电子器件应用中的主要缺陷之一。本研究采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺在304不锈钢表面制备DLC膜，系统考察了沉积温度与偏压对膜层微观结构、电学/电化学性能、硬度及结合强度的影响。当偏压从0V升至-400V时，DLC膜的sp2/sp3键比例先降后升且表面致密性增强；而沉积温度从100°C升至300°C时，膜层转变为类石墨结构并出现疏松化。增大偏压和沉积温度可降低界面接触电阻（ICR），但当沉积温度达300°C时，DLC膜的耐腐蚀性与硬度显著恶化。300°C沉积的DLC膜呈现软质特性且结合强度优于100°C沉积的硬质膜。综合比较发现：-400V偏压/300°C条件下制备的DLC膜具有最低ICR值；而-400V偏压/100°C条件下制备的DLC膜在ICR、耐腐蚀性及硬度三方面表现最优。

    关键词： 电化学腐蚀、基体温度、高功率脉冲磁控溅射、界面导电性、类金刚石碳、偏压

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 氮掺杂氢化非晶碳薄膜的物理与电学特性

    摘要： 采用等离子体活化化学气相沉积技术（PACVD）及等离子体束源（PBS）制备了氮掺杂氢化非晶碳膜（a-C:H:N）。通过改变总压强、衬底温度（100°C和300°C）以及向乙炔（C2H2）前驱体中添加氮气来调节氮分压p(N2)，实现了对a-C:H:N薄膜性能的调控。研究过程中，将a-C:H:N薄膜分别沉积于载玻片和掺杂硅晶圆表面。随着N2/C2H2混合气体中氮含量增加及总压强降低，薄膜沉积速率下降。采用弹性反冲探测分析（ERDA）对两组300°C样品进行了元素组成分析，测得最高氮含量和N/C比分别为16原子%和0.25（对应最大p(N2)条件）。显微硬度测试表明薄膜硬度随p(N2)升高而降低。通过四探针法测量a-C:H:N薄膜电阻率，在较高衬底温度（300°C）下获得的氮掺杂a-C:H薄膜呈现导电特性，其电阻率随总压强降低而减小，最低值约为1欧姆·厘米。利用X射线反射率法（XRR）测定了薄膜密度。

    关键词： 等离子体辅助化学气相沉积、氮化碳薄膜、电导率、类金刚石碳、碳薄膜、X射线反射率

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 正脉冲对HiPIMS沉积硬质DLC涂层的影响

    摘要： 采用一种新型HiPIMS方法沉积类金刚石碳（DLC）涂层，该方法在传统HiPIMS放电结束时施加正电压脉冲。通过使用不同正电压幅值（100、200、300、400和500 V）评估该操作模式对放电过程及沉积DLC涂层力学性能的影响。研究发现，施加正脉冲能增强溅射碳和氩物种的电离程度。质谱测量显示产生了更多高能C+离子，其离子能量与过冲电压幅值成正比。正脉冲诱导的离子轰击使沉积DLC涂层具有更高的压应力并更致密。此外，随着脉冲电压升高，其拉曼光谱显示出更低的D带与G带强度比（ID/IG），表明sp3键含量更高。通过纳米压痕测试评估力学性能，发现沉积DLC薄膜硬度从无电压脉冲时的9.6 GPa提升至施加500 V正脉冲电压时的22.5 GPa。

    关键词： 高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）、硬质涂层、类金刚石碳（DLC）、摩擦学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 过渡金属催化的薄层类金刚石碳（DLC）薄膜石墨化动力学

    摘要： 本文研究了涂覆微量镍金属颗粒的类金刚石碳（DLC）薄膜在773K下的石墨化动力学。采用脉冲激光沉积（PLD）技术在室温下将DLC薄膜沉积于透明石英基底上，并通过分子束外延技术在室温下将镍沉积于DLC表面。研究了沉积薄膜在超高真空热处理（573-873K范围，60分钟退火）和动力学行为（773K下30-3760分钟范围）。表面与界面表征表明，石墨化sp2团簇的生长始于低于573K的温度。在773K下记录了石墨化的动力学过程，因此石墨团簇的持续生长导致了长程动力学效应。这些团簇使电导率和载流子迁移率分别提升至6.103西门子/厘米和20 V/cm2·s。这种持续变化不仅源于石墨团簇的成核与生长，还与其沿表面及石英基底的重取向有关。结果表明，经热后处理的催化金属/DLC薄膜是导电电极和传感应用领域极具前景的材料。

    关键词： 拉曼光谱、热处理、电输运测量、光学透射与吸收、类金刚石碳、薄石墨薄膜、脉冲激光沉积、金属催化剂

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 采用混合及双靶（硼-金刚石/石墨）脉冲激光沉积法制备的BC薄膜的结构、电学和力学性能

    摘要： 通过分别采用B-金刚石混合靶和双B-石墨靶的脉冲激光烧蚀，实现了BCx薄膜相对较低和较高的沉积速率。沉积过程在500°C下进行，薄膜沉积速率根据每个激光脉冲生长的原子单层数量（明显少于或多于一个单层）确定。在低沉积速率形成BCx薄膜的情况下，硼掺杂促进了纳米复合结构的生长，该结构具有更高的sp3键比例、极低的电阻率和改善的机械性能。这些薄膜的方块电阻随温度从300K降至65K的变化呈现金属特性。对于厚度约95nm、体相组成为BC1.7和BC0.6的薄膜，室温电阻率约为1.5 mΩ·cm，而富硼薄膜在85K时测得最低电阻率为0.23 mΩ·cm。随着此类薄膜中硼原子浓度的增加，载流子（空穴）浓度降低，其迁移率因样品冷却从180提升至10,500 cm2·V?1·s?1。采用双B-石墨靶的较高沉积速率激活了凝聚原子的表面迁移，导致颗粒形态发展、硼偏析及sp3键比例降低。此类薄膜的硬度和电导率明显逊色于低沉积速率PLD法获得的薄膜。

    关键词： 硬度、薄膜、电阻率、脉冲激光沉积、硼、类金刚石碳

    更新于2025-09-22 16:21:32

  • 采用飞秒激光对类金刚石碳涂层复制母模进行亚微米结构化/纹理化处理

    摘要： 类金刚石碳（DLC）涂层具有极具吸引力的力学和摩擦学性能，即高硬度、低摩擦系数和高耐磨性。因此，DLC常被用作注塑模具的固体润滑剂。采用飞秒激光等超短脉冲激光对DLC进行加工，可在微米和亚微米尺度实现，具体通过产生激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。本研究探究了激光结构化/织构化对DLC性能的影响。首先优化激光加工参数，在不损伤薄DLC膜的前提下制备均匀LIPSS，随后研究织构化DLC涂层基材的性能。结果表明处理后表面的摩擦学性能保持不变，但结构化/织构化DLC层的硬度显著降低。虽然掠入射X射线衍射（GAXRD）和拉曼光谱未显示激光辐照后DLC涂层出现明显晶化，但分析表明飞秒激光加工导致表面形成了薄层石墨化结构。

    关键词： 激光微加工，飞秒激光，激光诱导周期性表面结构（LIPSS），类金刚石碳（DLC）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过全激光沉积与退火工艺合成的纯碳导电透明电极

    摘要： 光电器件和光伏器件面临的最大挑战之一，是需要为氧化铟锡（ITO）等透明导电氧化物（TCO）提供可靠的替代方案。我们最近发表了一项研究，提出了一种仅基于碳材料制备透明导电电极的方法。首先，我们采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备高性能类金刚石碳（DLC）薄膜。这类薄膜具有与金刚石相似的优异特性，例如在可见光范围内具有高透光率、化学惰性和生物相容性。此外，DLC是完美的电绝缘体，在紫外（UV）波段呈现较高不透明度。这一特性为第二步在DLC表面实施紫外激光退火提供了重要基础——通过破坏表面原有的金刚石键合（sp3杂化），促使原子重新排列形成石墨键合（sp2杂化）。实验证明，原子级石墨键合的增加能显著提升表面导电性。在优化退火参数后，其表面导电率可达ITO相当水平。研究同时表明，激光处理仅轻微影响DLC的透光性。更重要的是，这种全激光加工工艺与标准微电子制造流程完全兼容。

    关键词： 类金刚石碳（DLC）、石墨化、脉冲激光沉积（PLD）、透明电极、激光表面退火

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过直接飞秒激光干涉图案化调控氢化非晶类金刚石碳纳米复合薄膜中银纳米粒子尺寸分布

    摘要： 通过直接飞秒激光干涉图案化调控氢化非晶类金刚石碳纳米复合薄膜中银纳米粒子尺寸分布

    关键词： 类金刚石碳，直接激光干涉图案化，银纳米粒子，烧蚀阈值，纳米复合材料

    更新于2025-09-11 14:15:04