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非平衡磁控溅射法制备的Cr-DLC薄膜真空退火的Raman光谱研究
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:P619.2[天文地球—矿床学;天文地球—地质学] O657.3[理学—分析化学;理学—化学]
  • 作者机构:上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系,上海200444
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61176072); 上海市教委教师产学研践习项目资助
中文摘要:

利用非平衡磁控溅射法制得厚度达到2.23μm的掺铬含氢类金刚石(Cr-DLC)碳膜。采用Raman光谱和XPS对制得的薄膜进行了结构和热稳定性等表征。结果表明:室温时,薄膜在1 544cm~(-1)附近的Raman"G"峰归属于石墨结构中C—C键的伸缩振动,即E2g模式;而1 367cm-1附近的"D"峰归属于sp~2碳环的"呼吸"振动模式,即A1g模式;计算得到薄膜sp3键的相对含量约为48at.%。加热至300℃,薄膜的Raman谱图与室温时相似,表明此温度段薄膜的结构稳定,未发生明显改变;至400℃时,ID/IG值迅速增大,sp~2键含量升高,表明此时DLC膜发生了明显的结构变化,开始发生石墨化。继续升温,膜中ID/IG比率增加,"G"峰位向高波数方向位移,表明sp~2/sp~3比率逐渐增大,薄膜石墨化程度加强,sp~2键的无序度逐渐降低,最终导致薄膜的摩擦系数和磨损率等逐渐增大,热稳定性逐渐降低。退火600℃时,ID/IG值以及sp~2键含量达到最大值,DLC薄膜失效。

英文摘要:

Chromium doped amorphous hydrogenated carbon a-C∶H(Cr)films(2.23μm in thickness)have been successfully prepared with unbalanced magnetron sputtering technology(UBMS)in this paper.Raman spectrum and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)have been used to study the structure and thermal stability of the Chromium doped diamond-like carbon films(Cr-DLC).The results indicate that,at the room temperature,the Raman absorption peak "G"near 1 580cm~(-1) was assigned to C—C stretching vibration mode(E2g)in the Cr-DLC films,while the peak "D"near 1 350cm~(-1) was assigned to sp~2 breathing vibration mode(A1g).The relative concentration of sp~3 bond in the film is at 48%.When heated till 300 ℃,the Raman pattern of sample is similar to that of the sample at room temperature,indicating the structure of Cr-DLC film is stable.At 400 ℃,the ratio of ID/IGand the concentration of sp~2 bond clearly increase,indicating the change of the structure in the CrDLC and the appearance of graphitization.With temperature going up,the rise of ID/IGratio and the shift of the peak "G"to high wavenumber show that the rise of sp~2/sp~3 ratio,the intensity of graphitization,and the decline of the disorder of sp~2 in the Cr-DLC films lead to the increase of the friction coefficient and wearing rate and the decline of the Cr-DLC thermal stability.When the it is up to 600℃,the ratio of ID/IGand the concentration of sp~2 bond reach the max value while the Cr-DLC film loses its efficacy.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642