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采用双等离子体制备非晶态碳膜的研究
  • ISSN号:0476-0301
  • 期刊名称:《北京师范大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:O53[理学—等离子体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京师范大学射线束技术和材料改性教育部重点实验室,北京师范大学低能核物理研究所,北京市辐射中心,北京100875
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50141022)
中文摘要:

采用直流金属磁过滤阴极真空弧(FCVA)制造出Ti和乙炔(C2H2)气体的双等离子体在单晶硅(100)上制备非晶态碳膜.重点研究了乙炔气体和过滤线圈电流对非晶态碳膜的结构、形貌和机械性能的影响.研究结果表明,薄膜中主要成分是TiC,并以(111)作为主晶向;随着过滤线圈电流的增大,薄膜的晶粒度越来越小;薄膜表面的粗糙度逐渐减小,变得更加平整;薄膜的应力减小,可以下降到2.5GPa.薄膜的显微硬度和弹性模量随着C2H2体积流qy(C2H2)的增大而降低,硬度和弹性模量分别可以达到33.9GPa和237.6GPa.非晶态碳膜的摩擦因数在0.1~0.25之间,大大低于衬底材料单晶硅片的摩擦因数0.6.随着过滤线圈电流增大,摩擦因数减小.

英文摘要:

Direct current metal filtered cathodic vacuum arc (FCVA) and acetylene gas (C2H2) are wielded to synthesize amorphous carbon films on Si (100). The influence of acetylene flow rate on the microstructure, morphology and mechanical properties of the films are investigated. The results show that the phase of TiC in the (111) preferential crystallographic orientation is embedded in the film; with an increasing filter coil current, the grain size of film gradually becomes smaller and the content of TiC phase gradually reduces; the RMS roughness of film is smaller; the stress of film gradually becomes smaller and the value of stress could reduce to 2. 5 GPa in our experiment. The micro-hardness and elastic modulus of film decrease with an increasing acetylene flow rate, and the value of them can reach to aa. 9 GPa and 232.6 GPa, respectively. The friction coefficients of the amorphous carbon films are within a range of 0. 1-0.25, which are much lower than the friction coefficient of the substrate Si (0. 6). And with the increasing filter coil current, the friction coefficient of the film reduces.

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期刊信息
  • 《北京师范大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:北京师范大学
  • 主编:刘文彪
  • 地址:北京新外大街19号
  • 邮编:100875
  • 邮箱:JBNUNS@bnu.EDU.CN
  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:0476-0301
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1991/N
  • 邮发代号:82-406
  • 获奖情况:
  • 1997年全国第二届科技期刊评比一等奖,1999年教育部优秀科技期刊二等奖,1999年首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,英国科学文摘数据库,英国动物学记录,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:10672