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脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜的研究

方尚旭  
【摘要】: 本文对于脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜的近况进行了介绍。并简要介绍了本实验研究中检测样品时所用仪器的原理和相关性能参数。这些检测仪器包括:Raman光谱仪,原子力显微镜(AFM),XPS光谱仪。 分别在Si基底,Al_2O_3以及316L医用不锈钢基底上沉积了薄膜,并进行了样品表征。本文以Raman光谱测试为主,依靠相关理论对所制备的样品进行了横向和纵向的评价与研究。 在Si作为基底实验中,研究了脉冲激光能量和温度对于类金刚石薄膜结构的影响。研究指出能量越高,薄膜中sp 3键的含量越高。当类金刚石薄膜沉积到一定厚度时,由于残留应力的作用会导致薄膜起皱,并和基底剥离。研究还指出,基底温度越低,薄膜中sp 3键的含量越高,薄膜的金刚石特性越显著。随着温度的升高,薄膜中sp 3键的含量减少,薄膜中非晶态的sp 2键向石墨相转化,薄膜呈现石墨化倾向。研究还指出,薄膜的表面形貌受温度影响。 在Al_2O_3和316L医用不锈钢作为基底实验中,研究指出沉积时间和沉积温度对于薄膜的结构和成膜均有影响。就薄膜与基底之间的黏附性而言,Si基底比Al_2O_3基底要强很多。在成膜过程中,薄膜的结构取决于各个工艺参数的综合结果,因此可以对各个工艺参数进行优化组合。研究还指出薄膜和316L医用不锈钢基底之间具有较好的黏附性。相同实验条件下,Si基底上沉积出的薄膜的结构和316L医用不锈钢基底上沉积出的薄膜的结构基本相同。


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