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內(nèi)容簡介

　　脈沖激光沉積技術(shù)是一種研究和開發(fā)新型高性能材料的有效途徑，在制備新型碳材料——類金剛石膜方面，以其獨有的特點，逐漸顯現(xiàn)出填補傳統(tǒng)技術(shù)空白的優(yōu)勢。但是，脈沖激光沉積技術(shù)制備的類金剛石膜也存在一些固有的缺陷，如內(nèi)應(yīng)力大、大面積不均勻等問題。如何采用脈沖激光沉積技術(shù)制備出具有工程應(yīng)用價值的類金剛石膜，一直是國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究者的目標。《脈沖激光沉積類金剛石膜技術(shù)》共7章內(nèi)容。從介紹類金剛石膜性質(zhì)、組成、制備及應(yīng)用入手，闡述脈沖激光沉積技術(shù)及其在制備類金剛石膜方面的機理和優(yōu)點、缺點，以及類金剛石膜的測試與表征；詳細討論激光參數(shù)、基底狀態(tài)、靶材種類以及環(huán)境氣氛等因素對類金剛石膜性能的影響，偏重于闡述摻雜、退火、膜層結(jié)構(gòu)及雙激光技術(shù)等類金剛石膜降低內(nèi)應(yīng)力、提高膜層各種性能的改性技術(shù)；針對類金剛石膜的工程應(yīng)用中存在的大面積不均勻、制備效率低的現(xiàn)實問題，展現(xiàn)多功能激光沉積系統(tǒng)，闡述脈沖激光沉積大尺寸均勻平面和球面類金剛石膜的裝置、模型及實驗；最后介紹脈沖激光沉積技術(shù)在制備其他功能薄膜方面的應(yīng)用，展望該技術(shù)未來發(fā)展趨勢和前景。

作者簡介

　　王淑君主編

圖書目錄

序
前言
第1章類金剛石薄膜概述 1
1.1 類金剛石膜的定義及性能 1
1.1.1 類金剛石膜的定義 1
1.1.2 類金剛石膜的性能 8
1.2 類金剛石膜的制備方法 11
1.2.1 物理氣相沉積方法 13
1.2.2 化學(xué)氣相沉積方法 31
1.2.3 液相沉積方法 44
1.3 類金剛石膜的應(yīng)用 48
1.3.1 光學(xué)應(yīng)用 48
1.3.2 機械應(yīng)用 49
1.3.3 電學(xué)應(yīng)用 50
1.3.4 醫(yī)學(xué)應(yīng)用 51
1.3.5 其他應(yīng)用 51
1.4 類金剛石膜研究難題及其改進技術(shù) 52
1.4.1 類金剛石膜研究中存在的難題 53
1.4.2 常見類金剛石膜改性技術(shù) 55
1.4.3 類金剛石膜研究展望 59
參考文獻 60
第2章激光沉積法制備類金剛石膜的機理 67
2.1 激光沉積法的原理 67
2.2 激光沉積類金剛石膜及類石墨膜的理論模型 70
2.2.1 “淺注入(亞種植)”生長模型 71
2.2.2 “能量淬滅”生長模型 76
2.2.3 “熱峰”生長模型 77
2.2.4 “離子刻蝕”生長模型 77
2.3 激光沉積薄膜的誘導(dǎo)等離子體 78
2.3.1 激光等離子體的形成與擴展 78
2.3.2 激光等離子體膨脹的動力學(xué) 81
2.3.3 等離子體的空間分布和飛行時間 85
2.3.4 等離子體的光譜特性 87
2.3.5 輔助氣體對激光誘導(dǎo)等離子體的影響 97
2.4 激光沉積法制備類金剛石膜的優(yōu)缺點 105
2.4.1 激光沉積法制備類金剛石膜的優(yōu)點 105
2.4.2 PLD法制備類金剛石膜的主要缺點及改進措施 106
參考文獻 112
第3章類金剛石膜的性能測試與表征 115
3.1 傅里葉紅外光譜 115
3.2 拉曼光譜 118
3.3 納米硬度 122
3.4 X射線光電子能譜 129
3.5 橢偏光譜 132
3.6 表面形貌 136
3.6.1 掃描電子顯微鏡 136
3.6.2 原子力顯微鏡 138
3.7 摩擦磨損 141
3.8 薄膜應(yīng)力 145
3.8.1 基片變形法 146
3.8.2 X射線衍射法 147
3.8.3 拉曼光譜法 148
3.9 膜基附著強度 149
3.9.1 納米劃痕法 149
3.9.2 納米壓痕法 151
3.9.3 刮剝法 152
3.9.4 拉伸法 152
3.9.5 抗剪切強度檢測法 154
3.10 環(huán)境試驗 155
3.10.1 牢固度試驗 155
3.10.2 溫度試驗 155
3.10.3 侵蝕試驗 156
3.10.4 其他試驗 157
參考文獻 157
第4章激光沉積法制備類金剛石膜的影響因素 160
4.1 激光參數(shù) 160
4.1.1 激光波長 160
4.1.2 激光脈寬 162
4.1.3 激光功率密度 164
4.1.4 其他參數(shù) 189
4.2 靶材性質(zhì) 190
4.2.1 常規(guī)固體靶材 190
4.2.2 其他種類靶材 193
4.3 氣氛環(huán)境 203
4.3.1 氫氣氛環(huán)境 204
4.3.2 氮氣氛環(huán)境 206
4.3.3 氧氣氛環(huán)境 211
4.3.4 惰性氣體環(huán)境 213
4.4 基底狀態(tài) 215
4.4.1 基底偏壓 215
4.4.2 基底溫度 218
4.4.3 基底傾斜 222
4.4.4 基底預(yù)處理 226
參考文獻 226
第5章激光沉積法制備類金剛石膜的性能改進技術(shù) 230
5.1 元素摻雜 232
5.1.1 金屬摻雜DLC膜 233
5.1.2 非金屬摻雜DLC膜 238
5.1.3 化合物摻雜DLC膜 245
5.2 退火后處理 248
5.2.1 高溫?zé)嵬嘶?248
5.2.2 激光退火 258
5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 271
5.3.1 周期性結(jié)構(gòu)膜層 271
5.3.2 緩沖過渡層 277
5.3.3 基底預(yù)處理 278
5.4 雙激光沉積技術(shù) 279
5.4.1 雙激光沉積雙層膜 279
5.4.2 雙激光沉積摻雜膜 284
5.5 同步雙脈沖沉積技術(shù) 290
5.5.1 雙脈沖同步延時沉積 291
5.5.2 激光輻照等離子體沉積 294
參考文獻 296
第6章脈沖激光沉積類金剛石膜工程化研究 301
6.1 PLD系統(tǒng)的工程化應(yīng)用 304
6.1.1 多功能設(shè)計 306
6.1.2 產(chǎn)業(yè)化設(shè)計 324
6.2 大尺寸基底均勻鍍膜 332
6.2.1 大尺寸平面 333
6.2.2 大尺寸球面 348
6.3 硫化鋅窗口DLC增透保護膜 356
6.3.1 研究目標及方案設(shè)計 357
6.3.2 復(fù)合膜系(過渡層)設(shè)計 360
6.3.3 梯度摻雜DLC保護膜設(shè)計 366
6.3.4 硫化鋅樣品的綜合性能 369
參考文獻 372
第7章脈沖激光沉積技術(shù)的應(yīng)用及展望 374
7.1 脈沖激光沉積技術(shù)制備功能薄膜 374
7.1.1 透明導(dǎo)電氧化物薄膜 375
7.1.2 高溫超導(dǎo)薄膜 381
7.1.3 鐵性薄膜 386
7.1.4 金屬薄膜 391
7.1.5 電化學(xué)薄膜 394
7.1.6 摩擦力學(xué)薄膜 398
7.1.7 光波導(dǎo)薄膜 401
7.1.8 其他功能薄膜 405
7.1.9 小結(jié) 409
7.2 脈沖激光沉積技術(shù)展望 410
7.2.1 超短脈沖與高重頻激光 410
7.2.2 雙/多激光沉積技術(shù) 411
7.2.3 結(jié)合其他沉積技術(shù) 412
7.3 激光等離子-原子層沉積系統(tǒng) 416
參考文獻 417