Si-NO薄膜的制备及性能研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要改善心血管生物材料的抗凝血性能是国内外生物材料研究领域的重大课题。表面改性技术已成为改善无机生物材料血液相容性的有效手段，但目前尚无一种成熟的无机材料的抗凝血性能能够取代低温各向同性热解碳(u’IC)在临床应用中的地位。si．NO系薄膜作为一种新型的生物材料尚处于尝试性的研究阶段，但目前的研究结果表明：Si．NO系薄膜具有潜在优异的抗凝血性能(接近或优于LTIC)。本论文采用脉冲非平衡磁控溅射的方法，通过调整N2流量和控制沉积工艺参数(如靶基距、沉积压力)制得了不同键合结构的Si．NO薄膜。采用x射线衍射(XRD)、X射线光电子能

2、谱(XPS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)综合分析薄膜的成分结构，结果表明：随着N2流量的增加(0～40sccra)，真空腔中过多的N离子引起si靶中毒，从而导致Si．NO薄膜的厚度和沉积速率下降。靶基距减小(85～50mm)使得到达基片表面的N离子流增加，即更多的N原子结合到薄膜中。随着N2流量的增加(0～40sccm)，薄膜的化学成分在SiNo．0400．45～SiNo．700．27之间变化。本论文所制备的薄膜结构可分为RMM和RBM两种结构模式。RMM结构薄膜中si的结合状态是以无机sio为主，a-Si02相和a．Si3N4相较为均匀地分布在si0基质中；R

3、BM中Si的结合状态是以Si“、Si“、S∥价态存在于SiNv04．v(v=O，1，2，3，4)化合物相和a．Si3N4相化合物中，其含量的多少取决于变化的沉积工艺参数。Si-NO薄膜的禁带宽度在1．41～4．41eV之间变化，RBM结构的禁带宽度大于RMM结构的禁带宽度。RMM结构的薄膜中存在的无机Sio是其禁带偏窄的根本原因；RBM结构的薄膜中的N、0原子含量的增加使得薄膜禁带宽度增加。西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页RMM结构的薄膜，随N、O原子含量比(N／O)的增加，薄膜的亲水性下降；RBM结构的Si．NO薄膜，随N、O原子含量比(N／O)的增加，薄膜的亲

4、水性增加。本论文在体外系统性评价了Si．NO薄膜的抗凝血性能，并进一步探讨了薄膜制备工艺、成分结构、物化性能和薄膜抗凝血性之间的关联性，建立了薄膜表面结构状态与薄膜血液相容性间的相关关系：RMM结构的Si．NO薄膜中，N、O原子含量比(N／O)较低的薄膜，其抗凝血性能较好；RBM结构的Si．NO薄膜中，N、O原子含量比(N／O)较高的薄膜，其抗凝血性能较好，均优于对照样品LTIC。薄膜抗凝血性能的提高与薄膜亲水性的改善、极性分量的上升、∥／y：比值的提高和碱性分量丫’的提高有关。Si．NO薄膜的亲水性是影响薄膜抗凝血性能的关键因素，薄膜的成分结构通过改变其亲疏水性等性质

5、影响其抗凝血性能。关键词：Si·NO薄膜，XPS，FTIR，a—Si02，a-Si3N4，SiN；Oy，表面能，血液相容性西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractImprovingthebloodcompatibilityofcardiovascularbiomaterialsisanessentialprobleminbiomaterialsfield。Surfacemodificationisregardedasasignificantmeanstoimprovethebloodcompatibilityofcardiovascularbiomate

6、rials．Currently，noonekindofinorganicmaterialscouldreplacetheapplicationoflowtemperatureisotropicpyrolyticcarbon(L1’IC)inclinic．Si—NOthinfilms，asakindofnovelbiomaterials，havejustattractedmuchattentionofresearchers．However,currentresearchresultsshowthatSi—NOthinfilmshavepotentialadvantages

7、inbloodcompatibilitycomparedwithLTIC．Inthisthesis，unbalancedmagnetronsputteringtechnicwasusedtosynthesizeSi—NOthinfilmsbyadjustingN2fluxandotherparameters，suchasthedistancebetweentargetandsubstratesandthedepositionpressure．Theirchemicalcompositionandstructuralinformationw