液相电化学法制备非晶碳薄膜.doc

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1、哈尔滨工业大学学报JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY液相电化学法制备非晶碳薄膜黄丽娜，张记升，张玉娟，吴志申，张平余(河南大学特种功能材料重点实验室，河南开封475001.E-mail：pingyu@henu.edu.cn)摘要：利用液相电沉积的方法在200Vx60r条件下■从乙赭的水溶液中沉积出非晶碳薄膜.通过拉曼光诺对薄履的结构进行了表征，并利用凍子力显微镜和扫描电子显微镜对薄膜不同生长阶段的形挖进行了考察.初步考察了该薄廡的摩擦学性能..关键词：非晶碳薄膜;液相电化学法;摩擦学性能中图分类号：TH117.3,O4

2、84文献标识码：A文章编号：0367-6234(2006)增刊-0205-03PreparationofamorphouscarbonfilmsbyelectrochemicalmethodHUANGLi-na,ZHANGJi-sheng,ZHANGYu-juan,WUZhi-shen,ZHANGPing-yu(LaboratoryofSpecialFunctionalMaterials,HenanUniversity,Kaifeng475001,China,E-mail:pingyu@henu.edu.cn)■Abstract：Amorphouscarb

3、onfilmshavebeendepositedonSiplatefromthesolutionofacetonitrileanddeion-■izedwaterat200Vand60・ThestructureandsurfacemorphologyofthefilmwasinvestigatedbyRamanscatteringspectroscope,atomicforcemicroscopy(AFM)andScanningelectronmicroscopy(SEM).Theresultsshowthatthefilmdepositedisamor

4、phouscarbonfilm.Furthennore,aball-on-disctestwasemployedtoobtaininformationaboutthetribologicalpropertiesofthefilms.Keywords：Amorphouscarbonfilms；liquidelectrodeposition;Tribologicalproperties类金刚石薄膜(Diamond-likeCarbonFilms,简称DLC薄膜)是碳的一种非晶亚稳态结构，由于该膜在力学、热学、电学、化学、光学等方面的优异性能，在相当广泛的领域里

5、具有应用前景.例如其低摩擦系数、高硬度及化学稳定性质等，使得DLC薄膜非常适合于制作工具涂层.利用DLC膜高的硬度及抗化学腐蚀性,可将其应用于防止金属化学腐蚀和划伤方面•其优异的机械性能,耐磨性以及生物相容性使得类金刚石薄膜在生物医学领域里有较好的应用•其从红光到紫外光很宽的光谱范围内，有很高的透射比，因此它可在光学镜片上作为减反射膜和增透保护层•而且与金刚石薄膜相比，类金刚石薄膜沉积的温度较低,沉积面积大、膜面平整光滑,因而对类金刚石薄膜的开发研究引起了许多材料工作者的极大关注**制备类金刚石薄膜和掺杂类金刚石薄膜的方法包括化学气相沉积法(CVD)〔％】

6、、物理气相沉收稿日期：2006-04-01.基金项目：国家自然科学基金资助项目(20571024).作者简介：张平余(】962・)，男，教授，博士生导那.积法(PVD)1781以及液相电化学法"0】•其中化学气相沉积和物理气相沉积或者要求较高的基底温度，或者要求较为复杂的设备.而液相电化学法具有设备简单，能耗低,条件容易控制，在平整和不规则表面均能大面积成膜等特点，自从1992年Nambal，,J成功的从乙醇中沉积出类金刚石薄膜以来，许多科学工作者都利用这种技术来制备DLC薄膜及其相关材料.在利用电化学的方法制备类金刚石薄膜时,选择合适的电解液体系是非常

7、重要的，主要的参考常数是电解液的介电常数和偶极距•本文在总结前人工作的基础上，选用乙睛和具有较大介电常数的水的混合溶液作为电解液在较低的电压下制备得到了非晶态的碳薄膜，通过Raman光谱,扫描电子显微镜,原子力显微镜对薄膜的结构、形貌进行了表征.1实验部分1.1试剂及仪器乙脂(AR)、丙酮(AR)、氢氟酸(AR)，实验用水为去离子水.高压电流电源（上海泸仪科技有限公司,0~3KV/0.3A）,RENISHAW1000型澈光拉曼光谱仪（He-Ne激光器：632,8nm,光斑尺寸为lpjn,能量为5mw,光谱测量范围为lOOOJOOOcnT1,步长为2cm"1

8、.）,SPA-400型原子力显微镜（由日本精工（SII）生产，测试