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《兰州大学》 2009年
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含类富勒烯氢化碳膜的制备及其特性研究

王琦  
【摘要】: 采用直流脉冲等离子体CVD技术成功制备了含fullerene-like微结构的氢化碳膜,通过优化制备工艺条件实现了对fullerene-like微结构的调控,提出了fullerene-like微结构形成机理,并且研究了限制其应用的应力问题。 研究内容主要包括: 1.用直流脉冲等离子体化学气相沉积方式成功制备了含fullerene-like微结构的氢化碳膜,发现薄膜有优越的力学和弹性恢复特性。 2.通过优化制备工艺条件,对薄膜中fullerene-like卷曲结构的含量进行调控:(a)通过真空退火有效改善了薄膜中fullerene-like卷曲结构含量,使力学、弹性恢复性能得到了改善;(b)通:过改善生长时间获得了类Fullerene卷曲结构含量与力学、弹性恢复性能的对应关系;(c)通过改善生长过程中H_2的流量,发现制备的薄膜中应力越小,氧含量越少,薄膜的力学性能和弹性恢复性能越好,分析认为是由于fullerene-like纳米结构的形成使薄膜性能得到改善。 3.制备了膜厚达2μm的含fullerene-like微结构的碳膜,薄膜中应力小于1Gpa;提出了新的应力释放模型,认为用直流脉冲等离子体CVD沉积的薄膜中高含量的5元、7元碳环导致了薄膜中高含量的石墨卷曲结构,降低了薄膜中的应力;制备了有不同应力释放花纹的碳膜,系统研究了花纹与薄膜结构间的关系;通过在制备过程中引入Ar有效降低了膜中应力,制备出应力基本完全释放而力学性能没有损失的氢化碳氮膜。 4.研究了成膜初始阶段fullerene-like微结构的形成机理,发现衬底晶体结构的影响促使在薄的碳膜中形成了较高含量的fullerene-like微结构;沉积过程中衬底的热积累和高能离子对生长表面的轰击共同造成在厚度大约为1500nm的薄膜中形成较高含量的fullerene-like微结构。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O484.1

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