tao及tan薄膜的制备及其性能研究

《tao及tan薄膜的制备及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、匿南交避大学颂士研究生学位论文第l凝摘要生物材料与生物体的相互作用仅在表面的几个原子层范围内，生物材料的抗凝血性能与生物材糟袭箍性质，如表匿成分、结构、表面形貌、亲(琉)水性、表面能最状态、表面导电性质等表面化学、物理特性相关。因此对生物材料进行表狮改性，控制和改善生物材料的表面性质是改善和促进材料表面与生物体之问相嚣作塌的关键途径。键系材料生物凭毒馈，键及其氧化物(Ta-O)和氮化物(T矿N)农生物医学材料中邑有了一定的应用和研究，如人造骨、血管支架。通过调搬氧化钽和氮化镫薄膜的制备工艺，薄膜可具有较宽的表面性质调节范围，用予研究树料学因素与材料抗凝

2、斑性能的关系。本论文采用{#平衡磁控溅射技术锖4备出不同成分、结构、物理性能和力学性能的孙O和Ta悄薄膜。使用X射线光电予能谱(XPS)、X射线衍射(Ⅺ国)、医探针测试仪、紫外．可见光光谱仪、盘，j、叛粘辩试验等对薄貘蠹勺结构和性能避行了袭征。燕点研究了反应气体(02或N2)与王作气体(触)流薰比(02：心或N2：缸)的变化对薄膜结构和性能的影响。非平衡赢流磁控溅射沉积的瞻O薄膜为非晶态；随着02：Af流嚣眈盼增加，Ta。O薄膜的氧化程度增加，依次可获得非化学计惫比、化学计璧比和过饱和的’嘞05，避丽得到导体、半导体、绝缘体的Ta-O薄膜；半导体和绝缘

3、体豹珏0薄膜的光学禁带宽度在3．6．4．O百v之间；Ta-O薄膜的表面§＆在4045mmn2之闻，接近热解羰的表露能；由子薄膜氧化程度的变化，h·O薄膜的硬度随02：Ar流量比的增加先蝤盾降，其膜基缩合力需通过增加中间避渡层来改善；血小板粘附试验缝聚显示，I’a-O薄膜的抗凝血性能与热解碳楣当，其中共有一定半导体属性、商蘩带宽度、低的表面能帮低氛教分爨与极性分量的比值(r4，y’)的孙O西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页薄膜具有更好抗凝血性能。非平衡磁控溅射沉积Ta州薄膜仅在很窄的低N2：Ar流量比范围内生成低氮含量相六方结构y．Ta剑的Ta．N薄

4、膜；而在很宽的N2：^t流量比范围(O．2．O．8)内生成亚稳态相面心立方结构(fcc．)的占TaM，其中x为～1的值，x随N2：Ar流量比的增加而增加；当N2：加流量比增至一定值后，制备的Ta_N薄膜的相结构为万一刚：和bct．nIN，两相混合。随着N2：心流量比的增加，体N薄膜的电阻率增加，可获得导体、半导体和绝缘体的Ta_N薄膜，薄膜含N量以及Ta空位数量随N2：触流量比的增加而增加，且Ta空位的增加降低了费米能级附近的态密度，使得载流子密度降低，这是Ta-N薄膜由导体向绝缘体过渡的主要原因。Ta-N薄膜的光学禁带宽度很低，在O．6．1．5ev之

5、间。Ta-N薄膜的亲水性和表面能接近于1kO薄膜，其表面能在40．45Ⅱ肌一之间，接近热解碳的表面能。血小板粘附试验结果显示较低N2：心流量比下制备的Ta-N薄膜的抗凝血性能优于高N2：触流量比下制备的高N含量的Ta_N薄膜，与热解碳的抗凝血相当。关键词：氧化钽；氮化钽：非平衡磁控溅射；晶体结构；抗凝血；生物材料西南交通太学硕士研究生学位论文第l页第1章绪论1．1生物材料的表面改性及其抗凝盘性生物材拳年又称生物医丽材料【w】，是一类人工或天然的材料，可以单独或与药物一起用来制造与人体生理环境(组织、器官、赢渡等)相接触的医疗用具或人工器官，用于对生物体

6、进行诊断、治疗，或者暨换损坏的组织、器官，增进其功能，并在有效使用期内不会对宿主弓

7、起急性或慢性危害。疆胄j金羼材料，如钛纂合金、不锈钢、钴基合金簪，由于其优异的力学性能(亮强度、惠韧性、抗疲势)及化学稳定性，在心血管系统如人工心脏瓣膜、m管支架等中应用广泛；馕是作为与盎液相接触的生物材料，具备优异的抗凝觑性能是荚临床应糟的最基本的要求，1珂这些金属材料明照存在抗凝盘性能不足的严重缺陷，从露严重影响了其在临床治疗中的效果和推广应朋。生物材料与生物体的相互作用仅在表面的几个源子藩处，擞物材料的抗凝血性能与生物材料表面性质，如表嚣成分、结构、表嚣形貌、象(

8、疏)水性、表面能量状态、表面导电性质等表面化学、物理特性相关。因此对生物材料进行表灏改性，控制帮改善生物材半串的表面性质是改酱稀促进材料表面与生物体之间棚互作用的关键途径。通过会理的物理、化学、生物等技术手段改善材料表面性质，可大幅度改善生物材料与生物体的楣容性，使材料的抗凝皿性能鼹著改蕃。材料的表面技术主要有物理法、化学法薄膜沉积和基体表谣的等离子体敬性，其中，生物材料的表面处理技术主要采用物理薄膜沉积和等离子体表面改性，如多种陶瓷薄膜，如Ti．O系薄膜、秘-N系薄膜、碳系薄膜和Ta韵氧化物、氮化物薄膜等的等离子体沉积、离子注入等，使材料表面形成一定

9、驰化学情馁，以改善其与生物体的相容性。此外，还可将具有生物活性的物质，如大分子蛋酉南交通大学硕