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Preparation and characterization of ultrananocrystalline diamond films in H_2/Ar/CH_4 gas mixtures system with novel filament structure被引量：1: 2015年; Diamond films were prepared by hot filament chemical vapor deposition(HFCVD) in a gas mixtures system of methane, argon and hydrogen. The composition and morphology in different deposition pressures and filament structures were investigated, as well as the friction and wear-resistant properties. The sp3-bonded content was measured and nano-mechanics properties were also tested. Results of atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy show that the diamond films whose surface roughness is less than 10 nm and sp3-bonded content is greater than 70% can be prepared by bistratal filament structure with optimized proportion of Ar. It is also shown that the friction coefficient of diamond films is 0.13 and its wear-resistant property is excellent. Nano-mechanics of films shows that its elastic modulus is up to 650 MPa and hardness can reach higher than 60 GPa. The diamond films with excellent performance have a broad application prospect in microelectromechanical systems(MEMS).; 丰杰李莎莎罗浩魏秋平王兵李建国胡东平梅军余志明; 关键词：DIAMOND HOT FILAMENT CHEMICAL

纳米/微米金刚石薄膜对钛合金摩擦性能和耐腐蚀性能的影响被引量：3: 2015年; 金刚石薄膜可以加强牙科用钛合金（TC4）基台止动螺钉稳定性,延长其使用寿命。通过热丝辅助化学气相沉积（HFCVD）在TC4上沉积微米晶金刚石（MCD）和纳米金刚石（NCD）薄膜,分别采用SEM、AFM和Raman光谱对金刚石薄膜的形貌和质量进行表征,采用划痕实验检测了薄膜的结合强度。结果表明：沉积得到的NCD和MCD薄膜连续致密,表面粗糙度小,结合良好;金刚石薄膜有效地降低了TC4表面的摩擦因数和磨损率,NCD的摩擦因数约为0.09~0.15,MCD的约为0.18~0.22,其中在人工唾液环境下表现出更低的摩擦因数;金刚石薄膜人工唾液环境中能有效地提升材料的耐腐蚀性能,TC4表面沉积所得NCD薄膜的各项性能指标均优于MCD薄膜的。; 王菁清龙航宇谢友能邓泽军周静魏秋平余志明唐瞻贵; 关键词：金刚石薄膜钛合金摩擦学性能耐腐蚀性能

射频磁控溅射Si过渡层对自支撑金刚石膜形核面的影响: 2016年; 采用射频磁控溅射法在镜面抛光单晶硅片表面制备Si过渡层,然后以甲烷和氢气为反应气体,采用热丝化学气相沉积法制备金刚石膜,去除基体Si和Si过渡层后,在自支撑金刚石膜的形核面上采用射频磁控溅射法沉积ZnO薄膜。通过X线衍射、Raman光谱分析、场发射扫描电镜和原子力显微镜等对膜层的表面形貌和微观结构进行测试与表征。结果表明:相对于无过渡层的样品,溅射Si过渡层能有效增加单晶硅基体表面金刚石的形核密度,降低金刚石膜形核面上非金刚石相的含量,提高金刚石膜的质量,所得金刚石自支撑膜的形核面更加光滑,表面粗糙度从6.2 nm降低到约3.2 nm,且凸起颗粒和凹坑等缺陷显著减少,在形核面上沉积的ZnO薄膜具有较高的c轴取向。; 张雄伟魏秋平龙航宇余志明; 关键词：射频磁控溅射过渡层表面粗糙度

超纳米金刚石薄膜的显微力学性能表征（英文）: 2015年; 研究4种不同气氛下制备的可应用于MEMS方面的超纳米金刚石薄膜的显微力学特征。利用纳米压痕技术得到样品的加载-卸载曲线及硬度和弹性模量随压入深度的变化关系。结果表明,无Ar条件下制备的薄膜具有最好的弹性回复能力、最高的硬度(72.9 GPa)和弹性模量(693.7 GPa)。同时低Ar含量更有利于提高薄膜的硬度和弹性模量。以上结果说明无Ar或低Ar含量更有利于提高纳米金刚石薄膜的力学性能,以更好地应用于MEMS方面。; 丰杰谢友能李周吴先哲李建国梅军余志明魏秋平; 关键词：纳米压痕力学性能

微波CVD方法在Ar-CO_2-CH_4体系中沉积超纳米金刚石薄膜（英文）被引量：1: 2015年; 采用微波CVD系统研究了Ar-CO_2-CH_4气氛中不同工艺条件对超纳米金刚石薄膜形貌的影响。结果表明:以Ar-CO_2-CH_4为反应气源,可制备出晶粒尺寸为20 nm左右、表面粗糙度在16 nm以下,厚度达5μm以上,结构致密的超纳米金刚石薄膜;在Ar-CH_4组分中添加CO_2可明显提高金刚石膜的沉积速率,但采用该气源组分能够得到致密金刚石膜的气源组成范围很窄。其原因和控制方式有待深入研究。; 丰杰祁尧盛景恺李周马莉吴先哲胡东平梅军余志明魏秋平; 关键词：原子力显微镜沉积速率

氮气含量对射频磁控溅射法制备的AlN薄膜微观结构与力学性能的影响被引量：3: 2014年; 用Ar气和N2气分别作为溅射气体和反应气体，采用射频反应磁控溅射法，通过调节工作气体（Ar气与N2气的混合气体）中N2的含量（体积分数）φ（N2），在硅（100）衬底上制备一系列六方结构AlN多晶薄膜，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和纳米压痕仪等对薄膜特性进行测试与分析。结果表明，φ（N2）对AlN薄膜的择优取向、结晶性、沉积速率与力学性能的影响都十分显著，对薄膜的微观结构和表面粗糙度也有一定影响：随φ（N2）增大，薄膜的厚度和沉积速率逐渐减小，结晶性也发生显著变化；较高的φ（N2）有利于AlN薄膜沿（002）晶面择优生长；φ（N2）对AlN薄膜的硬度影响较大，而对弹性模量影响较小。实验制备的AlN薄膜具有良好的纳米力学性能，硬度平均值在12.0～29.3 GPa之间，弹性模量平均值在184.0～209.8 GPa之间。; 余志明刘丹瑛魏秋平张雄伟龙芬罗嘉祺王一佳; 关键词：氮化铝薄膜反应溅射纳米压痕

溅射气压对AlN薄膜纳米结构和纳米力学性能的影响(英文)被引量：2: 2014年; 研究在不同气压下,运用射频磁控溅射法在Si(100)上沉积氮化铝(AlN)薄膜,并使用XRD、SEM、AFM、XPS和纳米压痕等表征手段研究薄膜的性质。XRD结果表明,在低压下有利于沉积c轴取向的薄膜,而在高气压下有利于(100)面的生长。SEM和AFM结果表明,随着气压的升高,沉积速率和表面粗糙度均减小而表面粗糙度则增加。XPS结果表明,降低气压有利于减少薄膜中的氧含量,从而使制备的薄膜成分更接近其化学计量比。通过测试AlN薄膜的纳米力学性能表明,在0.30 Pa下制备的薄膜具有最大的硬度和弹性模量。; 魏秋平张雄伟刘丹瑛李劼周科朝张斗余志明; 关键词：氮化铝薄膜反应磁控溅射纳米力学性能

基体梯度降温对钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响被引量：3: 2012年; 采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）在钛合金（Ti6A14V）表面沉积金刚石薄膜，研究基体温度对金刚石形核的影响，及梯度降温CVD技术（即高温梯度降温形核-低温生长）对所得金刚石薄膜样品的物相组成、表面形貌和附着性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、激光拉曼光谱（Raman）和维氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能。结果表明：基体温度较高时，基体表面钛原子和活性碳原子具有更高的能量，更利于活性碳原子向基体的扩散，促进碳化钛的形成，最终延长金刚石的孵化期；采用高温形核-1氐温生长的梯度降温法可以在550-600℃下沉积质量良好的金刚石薄膜；基体温度在30min内从800℃逐渐降温至550℃后再生长7h，所得金刚石薄膜样品具有较好的附着性能。; 余志明张益豪魏秋平龙芬阳泰明刘丹瑛; 关键词：热丝化学气相沉积金刚石薄膜 TI6AL4V 形核

铌基体上硼掺杂金刚石薄膜电极的制备、表征和电化学性能(英文): 2013年; 采用热丝化学气相沉积法在铌基体上制备一系列硼掺杂金刚石薄膜电极,并通过扫描电子显微镜、激光拉曼光谱、X射线衍射、显微硬度和电化学分析等手段研究沉积所得样品中B/C比对薄膜的形貌、生长速率、化学键结构、物相组成和电化学性能的影响。结果表明:金刚石的平均晶粒尺寸和生长速率随着B/C比的增加而减小;金刚石薄膜在9.8N载荷下的维氏显微压痕测试中表现出优异的结合强度;相对于其他掺杂水平的样品,B/C比为2%的BDD电极具有更宽的电势窗口和更低的背景电流以及在H2SO4和KFe(CN)6溶液中更快的氧化还原反应速率。; 余志明王健魏秋平孟令聪郝诗梦龙芬; 关键词：金刚石薄膜热丝化学气相沉积硼掺杂电化学性能

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中国博士后科学基金(2012M521541)

文献类型

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机构

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