| 电化学沉积类金刚石复合薄膜及其功能特性 | |
万善宏
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| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 薛群基 ; 王立平 |
| 2010-05-20 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 电化学沉积 功能纳米复合薄膜 Dlc复合薄膜 场电子发射 表面润湿性 Electrochemical Deposition Functional Nanocomposite Film Dlc Nanocomposite Film Field Electron Emission Surface Wettability |
| Abstract | 类金刚石碳薄膜作为新型低维功能防护薄膜，在高科技领域具有广泛的应用前景。将传统电化学沉积技术与纳米薄膜技术相结合，设计并制备了多种新型类金刚石碳基纳米复合薄膜；研究了新型类金刚石复合薄膜的沉积机理及掺杂对薄膜微结构的影响；在此基础上，考察了新型类金刚石纳米复合薄膜的光、电、磁等功能特性。研究结果表明： （1） 电化学沉积类金刚石碳（DLC）薄膜中石墨相碳含量随沉积电压增大呈增大趋势。以实验研究和气相沉积薄膜理论为基础，阐明了电化学沉积DLC薄膜生长过程为岛状生长模型。电化学沉积DLC薄膜机理并非单纯的极化-离解-电化学反应，而是伴随有等离子反应。薄膜微结构及表面形貌的协同作用决定着DLC薄膜场发射性能的优劣，而DLC薄膜发射机制主要为价带发射模式和导电通道发射模式。 （2） 将金属颗粒掺入DLC薄膜基质中，形成典型的纳米晶/非晶复合结构，同时调控着薄膜中四面体配位碳相的含量。借助金属纳米颗粒的催化作用，采用电化学一步合成了含碳纳米纤维的Ni-DLC复合薄膜，且薄膜中碳纳米纤维的生长对金属纳米颗粒的催化作用具有选择性。金属纳米颗粒的掺入不仅有效改善DLC薄膜的场发射性能，而且赋予了DLC薄膜新颖的磁性能，极大拓展了DLC薄膜在电子学、磁学和微电极材料等高新领域的应用前景。 （3） 选择不同的含氮有机试剂，利用电化学沉积工艺，可以制备出含不同晶相C3N4纳米晶颗粒DLC复合薄膜。非金属元素（N、P、S）掺入DLC薄膜中，不同程度地增大了薄膜中石墨相碳含量，利于提高薄膜的场发射性能。DLC纳米复合薄膜的场发射机制主要为导电通道发射模式。 （4） 将N型宽带隙半导体纳米颗粒掺入DLC薄膜中，形成含半导体纳米晶颗粒的DLC复合薄膜，赋予了DLC薄膜不同的场发射性能。半导体纳米颗粒掺杂DLC复合薄膜的场发射机制遵循缺陷增强发射模式。此外，TiO2纳米颗粒掺入DLC薄膜中可有效提高薄膜的润湿性能；ZnO-DLC复合薄膜则表现为良好的单色光致发光性能。 |
| Subject Area | 新型功能复合薄膜 |
| Funding Project | 低维材料摩擦学组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1691 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 万善宏. 电化学沉积类金刚石复合薄膜及其功能特性[D]. 中国科学院研究生院,2010. |
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