碳團簇組裝納米結(jié)構薄膜的制備及其特性研究

1、摘要南京大學研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙畢業(yè)論文題目:碳納米團簇的制備及其特性研究材料物理專業(yè)指導教師(姓名、職稱):01級碩士生姓名:劉敏達民教授摘要無定形碳(amorphouscarbonaC，有時又稱富金剛石薄膜，DiamondlikeCarbonDLC)是另一類重要的碳基功能材料。通常認為，它是碳的一種無定形結(jié)構，由任意排列的不同雜化態(tài)的碳原子混合而成，短程有序的三維材料。aC薄膜中即含有一碳的多晶又含有無序相的碳，而aC薄膜

2、的性質(zhì)決定于碳原子相互間的結(jié)合狀態(tài)。aC薄膜主要含有spa和sp，兩種結(jié)合狀態(tài)的碳原子，這兩種組分的相對含量對薄膜的性能具有重要的影響。sp2碳使薄膜具有石墨的性質(zhì)，而sp3sp碳又使得薄膜具有金剛石的特性。aC薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)、光學性能好、化學惰性、紅外透明、高電阻率以及生物相容性等特性，因此它是一種良好的保護膜。在作為機械工具保護膜、計算機磁介質(zhì)保護層、醫(yī)學、光學等方面都有重要用途。因此研究碳納米團簇薄膜的組分和結(jié)構具有特

3、別重要的意義。本文以石墨為靶材，在我們自行設計并建立的一套“超高真空多功能團簇束流系統(tǒng)(UHVCBS)”上制備了碳納米團簇薄膜。山低能團簇束流沉積可以獲得均勻致密的aC納米結(jié)構薄膜，薄膜是由均勻尺寸的孤立團簇稠密堆積而成，團簇單元的直徑為幾十到一百納米的量級。對一制得的祥品采用多種分析手段對其特性進行了深入的研究。我們在特定的制備條件下，獲得了極高spa碳比例的碳納米結(jié)構薄膜，其中的SP雜化的成分可以忽略。通過選區(qū)電子衍射、約化密度函數(shù)

4、RDF和拉曼光譜的分析，發(fā)現(xiàn)在這種碳團簇納米薄膜中，大量地出現(xiàn)立方型金剛石微晶的結(jié)構。這種納米品金剛石結(jié)構薄膜在通過物理氣相沉積制備的aC膜中還未見文獻報道，而在力學、光ABSTRACTTHESIS:ThePreparationandPropertyStudyofDLCNanofilmsSPECIALIZATION:MaterialsPhysicsPOSTGRADUATE:LiuMindaMENT:HanMinABSTRACTAmorp

5、houscarbon(aCsometimescalleddiamondlikecarbonDLCisaveryimpoThisrtantcarbonmaterial.Itisgenerallyknownasthecarbonsamorphousformmaterialismadeupofdifferenttypesofhybridizationofcarbonatoms.Therearepolycrystallinecarbonanda

6、morphousformofcarbonintheaCfilms.ThepropertyofaCfilmsisdeterminedbycarbonatomsbondingstate.TheaCfilmsaremainlycomposedofspzandspahybridizationofcarbonatomsandspzsparatioisveryimportanttothepropertyofaCfilms.Thepreparatio

7、nofamorphouscarbonhasbeentheobjectofintensestudybecauseofsuchuniqueaCpropertiesashighmechanicalstrengthchemicalinertnesslowfrictionandhighwearresistancewhichmakeaCagoodprospectforawiderangeoftribologicalapplications.Thea

8、Cfilmiscurrentlyusedasasmoothandprotectivecoatingonthediskheadandslidersusedinmagneticdiskstoragetechnology.Therapidlyincreasingstoragedensityofmagneticthinfilmmediawillsoonrequirecarbonovercoatsofonly2nminthickness.Oure

9、xperimentsaremostdoneinournewlybuiltUltraHighVacuumClusterBeamSystem(UHVCBS).WeusegraphiteasthetargetandtheaCnanofihnswerepreparedbyamagnetronsputteringtechniqueatdifferentArandHepressures.WecanacquireuniformandcompactaC