目前,金屬摻雜已被證明能很好的降低薄膜中存在的殘余應(yīng)力,但金屬摻雜影響薄膜微觀結(jié)構(gòu)和物化性能的物理機制尚缺乏研究。本文從原子量級角度出發(fā),對金屬摻雜DLC納米復(fù)合薄膜的動力學(xué)生長進(jìn)行了系統(tǒng)理論模擬研究,旨在建立薄膜物化性能和內(nèi)在微結(jié)構(gòu)之間的作用規(guī)律,重點闡明金屬摻雜DLC殘余應(yīng)力降低的普適性物理機制。本文首先采用分子動力學(xué)模擬和第一性原理計算的方法對親碳金屬Cr和弱碳金屬Cu摻雜DLC薄膜進(jìn)行分析。薄膜結(jié)構(gòu)分析表明,隨Cr、Cu含量增加薄膜中sp3-C雜化比例呈上升趨勢。Cr-DLC中體積模量無明顯變化;Cu-DLC中隨Cu濃度的增加體積模量先上升后下降,這是由于Cu濃度增加后薄膜結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生Cu金屬團(tuán)簇,使CuDLC膜整體的體積模量降低。與純DLC相比,Cr-DLC、Cu-DLC薄膜中殘余應(yīng)力均表現(xiàn)出隨金屬含量增加呈先降后升的趨勢,分析結(jié)果表明扭曲的鍵角、鍵長得到松弛對薄膜殘余壓應(yīng)力的降低有顯著作用,在較高M(jìn)e濃度條件下,扭曲的C-C鍵比例增加,形成了更多扭曲的C-Me和Me-Me結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致殘余應(yīng)力的增加的關(guān)鍵因素。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步對Cu/Cr共摻雜DLC薄膜的結(jié)構(gòu)及...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2無定形非晶碳的三元結(jié)構(gòu)相圖

第2頁碩士學(xué)位論文根據(jù)碳鍵結(jié)構(gòu)及組分，DLC膜通常分為兩種主要類型：非氫DLC膜和含氫DLC膜[2]�；诖薐acob和Molle[3]對DLC膜實驗中研究電子雜化及氫元素濃度關(guān)聯(lián)的測量結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計分析，而Robertson[1]在此基礎(chǔ)上又對總結(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查核對，得到的三元....

圖1.3摻雜元素及其作用示意圖

金屬通常為Cr、W、Ti、Ni、Ag、Cu等元素。DLC薄膜的物化性質(zhì)和微觀構(gòu)造因為金屬元素的摻雜而產(chǎn)生了變化，金屬元素自身不同的特性也讓組合后的Me-DLC膜的功能產(chǎn)生了多樣性。這些變化與Me-DLC薄膜的性能與摻雜后的薄膜結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，薄膜整個系統(tǒng)中不僅存在3D四面體非晶碳空....

圖2.1面心立方金屬、金剛石、石墨烯微觀空間構(gòu)型Fig.2.1MetalFCC,diamond,graphenemicrospaceconfiguration

研究目標(biāo)，所以選擇合適的模擬數(shù)值是保障模擬實驗成功且結(jié)果精確的必要條件。本小節(jié)將對課題模擬實驗中采取的初值、方程解法、邊界條件和勢函數(shù)等參數(shù)的選取情況及原因進(jìn)行重點闡述。2.1.1初始狀態(tài)及基本參數(shù)2.1.1.1初始狀態(tài)實驗?zāi)Ｐ偷某跏紶顟B(tài)不僅是指粒子的初始坐標(biāo)還包括粒子在空間內(nèi)的....

圖2.2Verlet近鄰算法圖

得分子動力學(xué)模擬計算的效率更為快捷準(zhǔn)確。圖2.2為近鄰域列表算法示意圖，基于初始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置，創(chuàng)建其中所有粒子半徑Rm（Rm>Rcut）的近鄰域粒子列表，通過規(guī)定的時間步長對列表中粒子的相對距離進(jìn)行分析計算，在對粒子間相互作用計算時只計算半徑R<Rcut的粒子，對列表外的剩余粒....

本文編號：3959058