為拓展GLC型非晶碳膜的應(yīng)用領(lǐng)域,澄清其親/疏水特性的主要影響因素及變化規(guī)律,本文試圖通過改變基片偏壓和石墨（C）靶電流等濺射參數(shù),以及引入一定含量Al、Si、Mo、W摻雜組元,借助XPS、SEM、AFM對沉積態(tài)薄膜成分/結(jié)構(gòu)/形貌特征的實(shí)驗表征,在實(shí)現(xiàn)對薄膜sp2鍵合比例、表面形貌/粗糙度及表面能的有效調(diào)控基礎(chǔ)上,借助接觸角測量儀對薄膜濕潤角的實(shí)驗測量結(jié)果,澄清濺射參數(shù)及摻雜對直流濺射非晶碳膜粗糙度及疏水性的影響規(guī)律,并結(jié)合薄膜微觀特征及表面能變化對其親疏水特征變化規(guī)律進(jìn)行機(jī)制分析,在實(shí)驗規(guī)律基礎(chǔ)上,對基于直流濺射及摻雜技術(shù)制備GLC薄膜的疏水性可調(diào)控程度進(jìn)行評定,為進(jìn)一步深入研究提供必要的實(shí)驗依據(jù)。研究結(jié)果表明:（1）GLC非晶碳膜可通過調(diào)控其sp2鍵合比例、表面粗糙度及表面能實(shí)現(xiàn)親疏水特征的顯著變化。其中,Cr-GLC薄膜在不同濺射參數(shù)下,其水接觸角變化范圍為80.9～110.2°,潤濕特征介于親水和疏水之間,在特定參數(shù)下可表現(xiàn)出疏水特征。與C靶電流相比,基片偏壓對其疏水性的影響更為顯著,在固定C靶電流為2.5 A條件下,隨基片偏壓由-30 V增至-90 V,薄膜水接觸角相應(yīng)由8... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

sp2C-sp3C-H三元相圖

coscos(1cos)111211 f f f CB體與空氣復(fù)合表面的表觀接觸角，1 為該固體的本征，2f 為氣體所占的面積分?jǐn)?shù)。由式可知，隨氣體所接觸角增大。式(1.4)揭示了表面不均一的化學(xué)組成及 Cassie 模型分別描述的是化學(xué)組成均一和不均一的觸角的關(guān)系，因此它們之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。 與表觀接觸角* 的關(guān)系。圖 1-3 還給出了適用于 W的線性關(guān)系，這種關(guān)系與 Shibuichi S 等【49】得出的模擬粗糙表面發(fā)現(xiàn)，粗糙度因子r 存在一個臨界值，濕性會從適用于 Wenzel 方程的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于 C，Cassie 狀態(tài)與 Wenzel 狀態(tài)之間的能壘越高，則表面某種程度上，表觀接觸角的增加意味著表面自由能面自由能由增加的固/液界面提供，而在 Cassie 模也正是粗糙度增加疏水性的原因。

可沉積梯度薄膜和多元復(fù)合薄膜【70】，所以四靶閉改性的以 sp2鍵為主的 GLC 薄膜沉積的要求。的結(jié)構(gòu)區(qū)域模型的 Thorton 結(jié)構(gòu)區(qū)域模型基礎(chǔ)上，將 Thorton 結(jié)構(gòu)區(qū)的關(guān)系擴(kuò)展到薄膜結(jié)構(gòu)與溫度、粒子能量的關(guān)系【71，薄膜結(jié)構(gòu)從晶帶 1(疏松多孔纖維狀晶粒)向晶帶 晶帶 3(再結(jié)晶晶粒)轉(zhuǎn)變；隨著入射離子能量的增加轉(zhuǎn)變溫度降低，在低溫下可以沉積出纖維晶和柱狀石墨薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響時，發(fā)現(xiàn)隨基片偏壓增等【74】認(rèn)為靶電流增加，則到達(dá)基片的粒子能量增加膜更加致密、均勻、光滑平整，從而粗糙度也相應(yīng)，表面粗糙度是影響薄膜疏水性的重要因素，而薄生影響，最終影響薄膜疏水性。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3523253