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高功率脉冲磁控溅射沉积原理与工艺研究进展 被引量:25
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作者 吴志立 朱小鹏 雷明凯 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期15-20,共6页
高功率脉冲磁控溅射技术是一种峰值功率超过平均功率2个量级、溅射靶材原子高度离化的脉冲溅射技术,作为一种新的离子化物理气相沉积技术,已成为国际研究的热点,有关高功率脉冲放电、等离子体特性、薄膜及其工艺等方面的研究进展十分迅... 高功率脉冲磁控溅射技术是一种峰值功率超过平均功率2个量级、溅射靶材原子高度离化的脉冲溅射技术,作为一种新的离子化物理气相沉积技术,已成为国际研究的热点,有关高功率脉冲放电、等离子体特性、薄膜及其工艺等方面的研究进展十分迅速。文中从高功率脉冲磁控溅射的原理出发,介绍10多年来高功率脉冲电源的发展,从高功率脉冲放电等离子体特性与放电物理、等离子体模型,以及沉积速率和薄膜特性等方面综述技术的研究进展。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 等离子体 薄膜 研究进展
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高功率脉冲磁控溅射的阶段性放电特征 被引量:12
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作者 吴忠振 田修波 +3 位作者 李春伟 Ricky K.Y.Fu 潘锋 朱剑豪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第17期196-204,共9页
本文从放电靶电流出发,采用一种新的研究方法,即将靶电流分解为多个代表具体放电特性的特征参数,全面而系统的研究了不同的工作气压条件下,靶电流各特征参数随靶电压的增加而进行的演化.结果发现高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)放电靶电... 本文从放电靶电流出发,采用一种新的研究方法,即将靶电流分解为多个代表具体放电特性的特征参数,全面而系统的研究了不同的工作气压条件下,靶电流各特征参数随靶电压的增加而进行的演化.结果发现高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)放电靶电流在靶电压由低向高增加的过程中,出现靶电流峰值和平台值的交替变化,体现出明显的阶段性放电特征,且不同的放电阶段在不同气压下出现一定的移动,会在测量范围内出现某些放电阶段的缺失.本文还通过等离子体发射光谱对HPPMS放电靶前等离子体测量发现五个不同的放电阶段分别主要对应氩原子、铬原子、氩离子、铬离子和氩、铬高价离子的放电,但不同的放电条件下相邻的阶段会出现一定程度的交叠. 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 放电靶电流 工作气压 阶段性放电
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高功率脉冲磁控溅射ZrN纳米薄膜制备及性能研究 被引量:7
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作者 吴忠振 田修波 +2 位作者 段伟赞 巩春志 杨士勤 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期561-566,共6页
采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN纳米薄膜,并研究了不同的工作气压对薄膜形貌、相结构及各种性能的影响。采用SEM、XRD对其表面形貌和结构进行分析,发现制备的薄膜表面光滑、致密,无大颗粒,主要以ZrN(111... 采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN纳米薄膜,并研究了不同的工作气压对薄膜形貌、相结构及各种性能的影响。采用SEM、XRD对其表面形貌和结构进行分析,发现制备的薄膜表面光滑、致密,无大颗粒,主要以ZrN(111)和ZrN(220)晶面择优生长,并呈现出多晶面竞相生长的现象。对薄膜硬度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性的测试发现薄膜具有很高的硬度,最高可达33.1 GPa,同时摩擦系数均小于0.2,耐腐蚀性也都有很大提高,腐蚀电位比基体提高了0.28 V,腐蚀电流下降到未处理工件的1/5。工作气压较低时,薄膜耐磨耐蚀性能都较好,但在较高气压时,耐磨耐蚀性能出现一定的下降。 展开更多
关键词 材料表面与界面 高功率脉冲磁控溅射 氮化镐 微观结构 表面性能
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微弧氧化时间对锆合金表面MAO/Cr复合涂层结构与性能的影响
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作者 王郑 王振玉 +2 位作者 汪爱英 杨巍 柯培玲 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期691-698,共8页
自福岛核事故发生以来,事故容错燃料包壳涂层受到了广泛关注。本工作通过微弧氧化(MAO)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)2种技术在Zirlo锆合金基体上制备了MAO/Cr复合涂层,研究了微弧氧化时间对MAO/Cr复合涂层微观结构、力学性能以及抗高... 自福岛核事故发生以来,事故容错燃料包壳涂层受到了广泛关注。本工作通过微弧氧化(MAO)和高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)2种技术在Zirlo锆合金基体上制备了MAO/Cr复合涂层,研究了微弧氧化时间对MAO/Cr复合涂层微观结构、力学性能以及抗高温水蒸气氧化性能的影响。结果表明:当微弧氧化时间由3 min增加到9 min时,复合涂层表面(200)织构系数由83%增加到100%;随着微弧氧化时间的增加,复合涂层的断裂韧性呈先增大后减小的趋势,在6 min时达到峰值4.64 MPa·m^(1/2);经900℃水蒸气氧化1 h后,复合涂层体系均产生明显分层,其中MAO3min/Cr与MAO6min/Cr复合涂层增重幅度较小,而MAO9min/Cr复合涂层增重幅度较大,并在表截面形成大量微裂纹。当微弧氧化时间为6 min时,制备的复合涂层具有出色的力学性能和优异的抗高温水蒸气氧化性能。 展开更多
关键词 微弧氧化 高功率脉冲磁控溅射 微观结构 力学性能 抗高温水蒸气氧化
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高功率脉冲磁控溅射技术的离子(粒子)特性及其对薄膜组织结构的影响 被引量:6
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作者 吴保华 冷永祥 +2 位作者 黄楠 杨文茂 李雪源 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期245-255,共11页
作为电离物理气相沉积法(I-PVD)家族的新成员,高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS/HiPIMS)由于其较高的电子密度及金属离化率,自发现以来即受到了国内外专家的广泛关注。从高功率脉冲磁控溅射过程中金属离化率的角度出发,对高功率脉冲磁控溅... 作为电离物理气相沉积法(I-PVD)家族的新成员,高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS/HiPIMS)由于其较高的电子密度及金属离化率,自发现以来即受到了国内外专家的广泛关注。从高功率脉冲磁控溅射过程中金属离化率的角度出发,对高功率脉冲磁控溅射技术的离化机制、离化率定义进行了概述。在此基础上,重点综述了近些年来常用的离化率测量方法,包括等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、质谱仪法、多栅式石英微天平法、正电压沉积法等,并比较了各方法之间的优劣。进一步归纳了影响离化率的关键因素,如靶材功率、脉宽、频率、占空比、峰值电流等电学参数以及靶材种类、气体压力、磁场等非电参数。最后,针对离化率对薄膜性能的影响等方面的研究进展进行了综述,分别讨论了离化率对薄膜组织结构、斜入射沉积及均一性的影响,并概述了离化率对薄膜性能的不利影响。该文旨在为更好地调控并优化溅射过程中的离子特性提供借鉴,为制备性能优异的薄膜提供理论基础。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 离化率 薄膜性能 等离子体 组织结构
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高功率脉冲磁控溅射制备的TiN薄膜应力释放及其结合稳定性研究 被引量:6
6
作者 唐鑫 马东林 +2 位作者 陈畅子 冷永祥 黄楠 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期245-251,共7页
目的探究高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)制备的氮化钛(TiN)薄膜在自然时效过程中,应力、薄膜/基体结合性能随时间的变化规律。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,通过调控基体偏压(-50、-150V),制备出具有不同残余压应力(3.18、7.46GPa... 目的探究高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)制备的氮化钛(TiN)薄膜在自然时效过程中,应力、薄膜/基体结合性能随时间的变化规律。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,通过调控基体偏压(-50、-150V),制备出具有不同残余压应力(3.18、7.46GPa)的TiN薄膜,并采用基片曲率法、X射线衍射法、划痕法和超显微硬度计评价了薄膜的应力、薄膜/基体结合性能、硬度随时间的变化规律。结果在沉积完成后1h内,-50V和-150V基体偏压下制备的TiN薄膜压应力分别在3.12~3.39GPa和7.40~7.55GPa范围内波动,薄膜压应力没有发生明显变化;沉积完成后1~7天,平均每天分别下降28.57MPa和35.71MPa;7~30天,平均每天分别下降2.08MPa和2.50MPa;30~60天内,平均每天分别下降1.67MPa和7.00MPa。其压应力连续下降,且均表现出前期下降速率快,后期下降逐渐放缓的趋势。自然放置60天后,应力基本释放完毕,薄膜性质基本保持稳定。同时,薄膜/基体结合性能随时间逐渐变差,薄膜硬度下降。结论HPPMS制备的TiN薄膜在自然时效过程中,其残余应力会随时间增加,连续下降,进而影响薄膜的力学性能。 展开更多
关键词 高功率磁控溅射 氮化钛薄膜 薄膜应力 膜基结合力 自然时效
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深振荡磁控溅射制备柔性硬质纳米涂层的研究进展 被引量:5
7
作者 王浩琦 周茜 +10 位作者 孙丽 欧伊翔 金小越 张旭 华青松 庞盼 罗军 陈琳 廖斌 欧阳晓平 鲍曼雨 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2993-3002,共10页
柔性硬质纳米涂层具有高致密性、高表面完整性、高硬度、高韧性和高裂纹抵抗力特性,是新一代高性能纳米涂层的一个重要发展方向,但其制备难度高,难以利用传统涂层制备技术实现。深振荡磁控溅射(deeposcillation magnetron sputtering, D... 柔性硬质纳米涂层具有高致密性、高表面完整性、高硬度、高韧性和高裂纹抵抗力特性,是新一代高性能纳米涂层的一个重要发展方向,但其制备难度高,难以利用传统涂层制备技术实现。深振荡磁控溅射(deeposcillation magnetron sputtering, DOMS)技术是一种新型的高功率脉冲磁控溅射技术,现已成为国际涂层研究领域的热点。DOMS技术通过一系列调制的电压微脉冲振荡波形,能够实现完全消除电弧放电和靶材近全离化,获得高密度、低离子能量和高束流密度的等离子体,能制备出具有低缺陷、高表面完整性、高致密性的高性能纳米涂层,并且对纳米涂层的成分、结构和性能实现"剪裁化"的可控制备。本文综述了柔性硬质纳米涂层的特征以及DOMS制备柔性硬质纳米涂层的最新进展。 展开更多
关键词 深振荡磁控溅射 高功率脉冲磁控溅射 柔性硬质涂层 摩擦磨损
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高压耦合高功率脉冲磁控溅射的增强放电效应 被引量:5
8
作者 吴忠振 田修波 +2 位作者 潘锋 Ricky K.Y.Fu 朱剑豪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期359-369,共11页
等离子体源离子注入与沉积技术作为一种可生产高结合力、高致密度涂层的真空镀膜技术,具有广阔的应用前景,尤其适用于高载荷工况下服役的功能涂层制备.该技术中金属等离子体源是关键,而现有的脉冲阴极弧源结构复杂,且由于伴随"金... 等离子体源离子注入与沉积技术作为一种可生产高结合力、高致密度涂层的真空镀膜技术,具有广阔的应用前景,尤其适用于高载荷工况下服役的功能涂层制备.该技术中金属等离子体源是关键,而现有的脉冲阴极弧源结构复杂,且由于伴随"金属液滴"而需要增加过滤装置.本文研究了另一种简单结构的金属等离子体源备选一高功率脉冲磁控溅射源(HPPMS)的放电特性,采用等离子体发射光谱仪探索了不同的耦合高压对HPPMS放电靶电流特性和等离子体特性的作用.发现耦合高压对HPPMS放电有明显的促进作用,相同靶电压下的放电强度大幅增加,相对于金属放电,耦合高压对气体放电的促进作用更加明显,但在自溅射为主的高压放电阶段对金属放电的促进作用明显增强.讨论了耦合高压对HPPMS放电的增强机制,发现耦合高压自辉光放电、耦合高压和HPPMS电压构成双向负压形成的空心阴极效应,以及耦合高压鞘层改善的双极扩散效应都对HPPMS放电的增强有明显作用. 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 耦合高压 放电靶电流 等离子体发射光谱
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偏压对高功率脉冲磁控溅射DLC膜层结构及性能的影响 被引量:5
9
作者 林松盛 高迪 +7 位作者 苏一凡 许伟 郭朝乾 李洪 石倩 韦春贝 代明江 杨建成 《材料研究与应用》 CAS 2020年第1期1-8,共8页
采用高功率脉冲磁控溅射技术制备DLC膜层,研究了偏压的变化对膜层结构及主要力学性能的影响.利用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、纳米压入仪、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析检测了DLC膜结构与性能.结果表明:偏... 采用高功率脉冲磁控溅射技术制备DLC膜层,研究了偏压的变化对膜层结构及主要力学性能的影响.利用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、纳米压入仪、划痕仪和磨擦磨损试验仪分析检测了DLC膜结构与性能.结果表明:偏压的提高,有利于改善DLC膜的表面光洁度及致密性,DLC膜表面均方根粗糙度R q由不施加偏压时的5.39 nm降低至偏压为-350V的0.97 nm;致密性的提高使沉积速率略有下降,膜层厚度减小.偏压的增加,DLC膜内部sp 3含量先增加后减小趋势,在偏压为-250 V时,DLC膜中sp 3含量最高.偏压的增大,DLC膜的硬度、杨氏模量和摩擦磨损等主要力学性能均呈先增大后减小的趋势,并在偏压为-250 V时达到最高值,与微观结构变化趋势相吻合. 展开更多
关键词 类金刚石膜 高功率脉冲磁控溅射 偏压 微观结构 性能
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偏压对磁控溅射TiN涂层微观结构及性能的影响 被引量:5
10
作者 王玉龙 张豪 +3 位作者 冉小玉 任张鹏 罗谌刚 多树旺 《江西科技师范大学学报》 2019年第6期36-39,共4页
采用高功率脉冲磁控溅射技术在GH169高温合金表面沉积了TiN纳米涂层,利用XRD、SEM、纳米压痕仪等研究了负偏压对涂层的晶体结构、表面形貌、涂层厚度及力学性能的影响。结果表明:随着负偏压从50 V增加到200 V,TiN(111)晶面择优取向,涂... 采用高功率脉冲磁控溅射技术在GH169高温合金表面沉积了TiN纳米涂层,利用XRD、SEM、纳米压痕仪等研究了负偏压对涂层的晶体结构、表面形貌、涂层厚度及力学性能的影响。结果表明:随着负偏压从50 V增加到200 V,TiN(111)晶面择优取向,涂层晶粒细化,致密度增加,表面粗糙度减小,涂层沉积速率降低(涂层厚度减小),涂层硬度和弹性模量呈现先减小后增大再减小的趋势,而膜基结合强度则是先增加后降低。当负偏压为150 V时,TiN涂层晶粒尺寸最小,致密度最好,综合力学性能最佳。 展开更多
关键词 负偏压 高功率脉冲磁控溅射 微观结构 力学性能
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不同靶材料的高功率脉冲磁控溅射放电行为 被引量:4
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作者 吴忠振 田修波 +2 位作者 潘锋 付劲裕 朱剑豪 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1279-1284,共6页
选择具有不同溅射产额的靶材料(Cu,Cr,Mo,Ti,V和C),研究了其高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)放电靶电流波形随靶电压的演化行为.发现所有材料都满足5个阶段顺序放电特征,但是不同溅射产额的材料的相同放电阶段所需要的靶电压呈现先增加后下... 选择具有不同溅射产额的靶材料(Cu,Cr,Mo,Ti,V和C),研究了其高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)放电靶电流波形随靶电压的演化行为.发现所有材料都满足5个阶段顺序放电特征,但是不同溅射产额的材料的相同放电阶段所需要的靶电压呈现先增加后下降的趋势,根据放电难易的不同分别表现出一定阶段的缺失.对其靶电流平均值、峰值和平台值的统计显示,溅射产额高的靶材料自溅射容易,平台稳定,对靶电流的贡献主要为平台值(金属放电),比较适用于HPPMS方法沉积薄膜;而溅射产额低的靶材料气体放电明显,靶电流主要由峰值(气体放电)贡献,不利于薄膜沉积. 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 溅射产额 靶电流 靶电压
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直流偏压对铝合金表面高功率脉冲磁控溅射沉积钒薄膜耐蚀性的影响 被引量:4
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作者 李春伟 田修波 +3 位作者 刘天伟 秦建伟 巩春志 杨士勤 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期109-113,共5页
采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)法,在工业纯铝基体上生长得到V薄膜,研究不同直流偏压对薄膜相结构、形貌及不同温度处理对耐蚀性的影响。结果表明,薄膜相结构为单一的V(111)相。薄膜表面光滑、平整,且随偏压的增大,薄膜表面粗糙度先减... 采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)法,在工业纯铝基体上生长得到V薄膜,研究不同直流偏压对薄膜相结构、形貌及不同温度处理对耐蚀性的影响。结果表明,薄膜相结构为单一的V(111)相。薄膜表面光滑、平整,且随偏压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,最小仅为0.488nm。薄膜沉积过程中离子吸引效应和溅射效应的竞争导致薄膜沉积速率随着偏压的增大先减小后增大。20℃时镀V薄膜样品在偏压为-100V时耐蚀性最佳,其腐蚀电位比基体提高了0.425V,腐蚀电流下降了2个数量级以上。镀V薄膜样品经过200和300℃加热处理后,其耐蚀性提高,但是与基体相比,经200℃处理后的镀V薄膜样品腐蚀电流最大降低了1个数量级,而经300℃处理后的镀V薄膜样品耐蚀性与基体相比提高并不明显。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 V薄膜 直流偏压 铝合金 耐蚀性
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高功率脉冲磁控溅射制备纳米复合高熵碳化物(CuNiTiNbCr)C_(x)薄膜 被引量:3
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作者 李延涛 经佩佩 +3 位作者 曾小康 刘茂 姜欣 冷永祥 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期217-227,共11页
高熵碳化物薄膜的脆性限制了其在高承载、长周期服役条件下的应用。精细设计的纳米复合结构可以在不损失薄膜强度前提下显著提高薄膜的韧性。采用高功率脉冲磁控溅射技术制备以非晶为基体连续相,以碳化物陶瓷相为分散相的非晶-晶体的高... 高熵碳化物薄膜的脆性限制了其在高承载、长周期服役条件下的应用。精细设计的纳米复合结构可以在不损失薄膜强度前提下显著提高薄膜的韧性。采用高功率脉冲磁控溅射技术制备以非晶为基体连续相,以碳化物陶瓷相为分散相的非晶-晶体的高熵碳化物(CuNiTiNbCr)C_(x)薄膜,研究不同C_(2)H_(2)气体流量(F_(C))对薄膜成分、结构、力学性能和摩擦学性能的影响。采用能谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析薄膜的成分、形貌、结构及各元素的化学状态,进一步采用纳米压痕以及球-盘式摩擦磨损试验机对薄膜的硬度、模量和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,随着乙炔气体流量的增加,薄膜中碳含量逐渐增加,结构从非晶转变为非晶-晶体的纳米复合结构。纳米复合结构薄膜的硬度随着乙炔流量的增加逐渐增加,这是因为薄膜中生成大量碳化物陶瓷相,薄膜硬度最高为20 GPa。纳米复合薄膜呈现优异的摩擦学性能,在F_(C)=3 mL/min时,薄膜的摩擦性能达到最优,其磨损量为2.9×10^(-6)mm^(3)/Nm。综上,采用高功率脉冲磁控溅射技术可以精细调控薄膜结构,制备出强韧一体化、耐磨减摩的纳米复合结构(CuNiTiNbCr)C_(x)薄膜。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 (CuNiTiNbCr)C_(x)纳米复合薄膜 硬度与韧性 摩擦学性能
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靶电流对高功率脉冲磁控溅射WS_(2)-Ti固体润滑涂层微观组织及力学性能的影响研究
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作者 孙含影 殷俊 +6 位作者 张平 应普友 吴建波 黄敏 林长红 杨涛 Vladimir Levchenko 《工具技术》 北大核心 2023年第10期44-48,共5页
过渡金属硫化物涂层的耐磨性能与其微观结构、力学性能有关,而其结构与溅射能量有关。高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)具有离化率高和沉积能量高的特性,其沉积能量受控于靶电流。采用HiPIMS技术,通过改变Ti靶电流制备了WS_(2)-Ti涂层,并利用... 过渡金属硫化物涂层的耐磨性能与其微观结构、力学性能有关,而其结构与溅射能量有关。高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)具有离化率高和沉积能量高的特性,其沉积能量受控于靶电流。采用HiPIMS技术,通过改变Ti靶电流制备了WS_(2)-Ti涂层,并利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪表征涂层的微观组织结构和力学性能。分析结果表明,采用HiPIMS制备WS_(2)-Ti涂层可以有效细化晶粒并抑制其柱状生长,所制备的涂层结构致密且以非晶态为主;随着靶电流的增加,可进一步细化WS_(2)-Ti涂层晶粒,提高其致密度;涂层硬度随靶电流的增大呈先上升再下降的趋势,而其约化弹性模量先下降再上升;相应塑性因子H/E_(r)和H_(3)/E_(r)^(2)先变大后变小,在靶电流为50A时达到最高。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 WS_(2)-Ti涂层 靶电流 微观结构 力学性能
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镍-类金刚石复合电极的制备及在无酶葡萄糖传感器中的应用
15
作者 王桓 邱兆国 +4 位作者 林松盛 许伟 韦春贝 郭朝乾 苏一凡 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期253-260,共8页
采用高功率脉冲磁控溅射技术在纯Ti基体上制备了不同Ni含量的镍-类金刚石(Ni-DLC)复合电极,用于构建无酶葡萄糖传感器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、拉曼光谱仪及电化学工作站等对Ni-DLC复合电极的表面形貌、微观结构以及电化学性... 采用高功率脉冲磁控溅射技术在纯Ti基体上制备了不同Ni含量的镍-类金刚石(Ni-DLC)复合电极,用于构建无酶葡萄糖传感器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、拉曼光谱仪及电化学工作站等对Ni-DLC复合电极的表面形貌、微观结构以及电化学性能进行表征。结果表明:(1)随着Ni含量的增多,Ni-DLC薄膜表面粒子突起逐渐增加,且团聚的粒子直径也在不断变大,显著增多了薄膜表面的活性位点。Ni-DLC薄膜中sp^(2)键的含量增多,薄膜的有序度增加且导电性得到改善,薄膜中没有形成明显的Ni-C键,Ni主要以单质形式存在。(2)将Ni-DLC复合电极封装成葡萄糖传感器置于葡萄糖溶液中进行测试,结果发现:Ni-DLC复合电极对于葡萄糖有着很好的催化效果,电极反应主要受扩散控制,氧化峰电流密度与葡萄糖浓度有着很好的线性关系,Ni-DLC复合电极对于葡萄糖的检测灵敏度为796μA·(mmol/L)^(-1)·cm^(-2),检测下限LOD=0.5μmol/L,响应时间5 s,对于尿酸及抗坏血酸有很好的抗干扰性能,该电极在构建无酶葡萄糖传感器方面有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 Ni-DLC复合电极 无酶葡萄糖传感器
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Microstructure and corrosion resistance of vanadium films deposited at different target-substrate distance by HPPMS 被引量:2
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作者 Chun-Wei Li Xiu-Bo Tian +2 位作者 Tian-Wei Liu Jian-Wei Qin Chun-Zhi Gong 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第5期587-593,共7页
High power pulsed magnetron sputtering(HPPMS), a novel physical vapor deposition technology, was applied to prepare vanadium films on aluminum alloy substrate in this paper. The influence of target–substrate dista... High power pulsed magnetron sputtering(HPPMS), a novel physical vapor deposition technology, was applied to prepare vanadium films on aluminum alloy substrate in this paper. The influence of target–substrate distance(Dt–s)(ranging from 8 to 20 cm) on phase structure, surface morphology, deposition rate, and corrosion resistance of vanadium films was investigated. The results show that the vanadium films are textured with a preferential orientation in the(111) direction except for that fabricated at 20 cm. With Dt–sincreasing, the intensity of(111) diffraction peak of the films decreases and there exists a proper distance leading to the minimum surface roughness of 0.65 nm. The deposition rate decreases with Dt–sincreasing. All the V-coated aluminum samples possess better corrosion resistance than the control sample. The sample fabricated at Dt–sof 12 cm demonstrates the best corrosion resistance with the corrosion potential increasing by 0.19 V and the corrosion current decreasing by an order of magnitude compared with that of the substrate. The samples gain further improvement in corrosion resistance after annealing, and if compared with that of annealed aluminum alloy, then the corrosion potential of the sample fabricated at 20 cm increases by 0.415 V and the corrosion current decreases by two orders of magnitude after annealed at 200 °C. If the annealing temperature further rises to 300 °C, then the corrosion resistance of samples increases less obviously than that of the control sample. 展开更多
关键词 high power pulsed magnetron sputtering Vanadium films Target–substrate distance MICROSTRUCTURE Corrosion resistance
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基体偏压对高功率脉冲磁控溅射制备CrAlN薄膜性能的影响 被引量:1
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作者 张辉 巩春志 +2 位作者 王晓波 张炜鑫 田修波 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期200-209,共10页
为了防止氢扩散导致金属材料的失效,通常在其表面制备一层CrN阻氢薄膜。但是CrN涂层的热稳定性较差,抗氧化温度低于600℃。采用高功率脉冲磁控溅射技术,利用Cr和Al双靶共沉积CrAlN薄膜来提高其高温抗氧化性能。试验变量为基体负偏压的大... 为了防止氢扩散导致金属材料的失效,通常在其表面制备一层CrN阻氢薄膜。但是CrN涂层的热稳定性较差,抗氧化温度低于600℃。采用高功率脉冲磁控溅射技术,利用Cr和Al双靶共沉积CrAlN薄膜来提高其高温抗氧化性能。试验变量为基体负偏压的大小,分别为-100 V、-200 V、-300 V和-400 V。结果表明,四组CrAlN薄膜均为柱状晶结构,随着基体偏压提高,膜层的致密度提高,但同时薄膜沉积速率下降;CrAlN薄膜的择优生长方向为Cr(200)晶面法线方向。四组CrAlN薄膜的氢抑制率均超过70%,氢原子扩散系数最低比316L不锈钢基体低3个数量级。当基体偏压为-300 V时,可以同时获得最优的氢抑制率(87.4%)和最低的氢原子扩散系数(6.188×10^(-10)cm^(2)/s)。600℃、氧气气氛下保温60 min,CrAlN膜基结合面处氧含量仅为表面处的30%左右。相比于CrN薄膜,在相同基体偏压下,CrAlN薄膜的氢原子扩散系数更小;高偏压下制备的CrAlN薄膜氧增重量仅为316L不锈钢基体的10%,抗氧化性能更好。 展开更多
关键词 CRALN 高功率脉冲磁控溅射 基体偏压 阻氢 高温抗氧化
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溅射气压对铝合金表面HPPMS沉积钒薄膜摩擦学性能的影响 被引量:1
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作者 李春伟 田修波 +3 位作者 刘天伟 秦建伟 巩春志 杨士勤 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1017-1022,共6页
采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜。研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5Pa时,衍射峰... 采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜。研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5Pa时,衍射峰最强且择优取向最明显;同时,V薄膜表面质量最好,其表面粗糙度最小仅为0.267nm。室温下V薄膜样品的耐磨性能与基体相比有大幅提高,当气压为0.5Pa时,摩擦系数可由基体的0.57下降到0.28,磨痕表面无明显的剥落迹象,表现出最佳的摩擦磨损性能。经过200和300℃加热处理后的V薄膜样品的摩擦系数与基体相比具有稳定的低值,这是由于表面氧化造成的。 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射(HPPMS) V薄膜 溅射气压 摩擦系数 退火
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基体偏压对高功率脉冲磁控溅射CrN薄膜结构及阻氢性能的影响 被引量:1
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作者 张辉 王晓波 +2 位作者 张炜鑫 巩春志 田修波 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1046-1052,共7页
氢在金属材料中主要做原子扩散,而在陶瓷材料中主要做分子扩散,因此渗透率相对于金属材料比较低,因此可以通过在金属材料表面溅射一层陶瓷薄膜,降低氢的扩散系数,从而起到保护基体材料的效果。本文采用高功率脉冲磁控溅射技术在316L不... 氢在金属材料中主要做原子扩散,而在陶瓷材料中主要做分子扩散,因此渗透率相对于金属材料比较低,因此可以通过在金属材料表面溅射一层陶瓷薄膜,降低氢的扩散系数,从而起到保护基体材料的效果。本文采用高功率脉冲磁控溅射技术在316L不锈钢基体上溅射CrN薄膜。Cr靶外加直流复合脉冲式HiPIMS电源,控制基体偏压分别为100、200、300和400V,时间为60 min,四组CrN薄膜的渗氢抑制率均超过75%,最高可达94.8%,氢原子扩散系数最高可比316L不锈钢基体低3个数量级。此外,针对高温时氮化物薄膜会因为发生氧化反应生成其他化合物而导致薄膜阻氢性能下降的问题,本文在600℃、纯氧气气氛下验证薄膜的高温抗氧化性。结果表明本文制备的CrN阻氢薄膜在相同条件下氧的增重量仅为316L不锈钢基体的50%,本身具备优良的抗氧化性能。 展开更多
关键词 CRN 高功率脉冲磁控溅射 偏压 阻氢 高温抗氧化
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基体偏压模式对CrN薄膜结构和阻氢性能的影响
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作者 张辉 王晓波 +2 位作者 张炜鑫 巩春志 田修波 《真空》 CAS 2022年第1期18-23,共6页
为了避免金属材料因为氢扩散而导致的失效,通常在其表面制备氧化物或氮化物等的阻氢薄膜,而薄膜的微观组织、晶体结构等对其阻氢性能的影响显著。本文在不锈钢基体上制备出CrN阻氢薄膜,系统研究了高/低基体偏压调制模式对CrN薄膜结构和... 为了避免金属材料因为氢扩散而导致的失效,通常在其表面制备氧化物或氮化物等的阻氢薄膜,而薄膜的微观组织、晶体结构等对其阻氢性能的影响显著。本文在不锈钢基体上制备出CrN阻氢薄膜,系统研究了高/低基体偏压调制模式对CrN薄膜结构和阻氢等性能的影响。采用高功率磁控溅射技术在四组基体偏压模式下分别制备了具备一定高温抗氧化性的CrN阻氢薄膜。结果表明:20min×3模式下薄膜为双层结构,其余均为单层薄膜;基体偏压为100V和500V时,膜层受离子的轰击效果差别很大;10min×6模式下因为频繁地变换基体偏压,柱状晶来不及生长就被打碎,膜层最薄,但晶粒细化,膜层致密度最高;20min×3模式下,薄膜的氢抑制率最高,达到95.7%,氢原子的扩散系数最小,相比于316L不锈钢基体降低了3个数量级;四种基体偏压模式下,CrN薄膜的高温抗氧化性能区别不大,其单位面积氧增重均约为316L不锈钢基体的一半,即实验制备的CrN薄膜抗氧化性能比316L不锈钢基体提高1倍,其均具备优异的高温抗氧化性能。 展开更多
关键词 基体偏压模式 CRN 高功率脉冲磁控溅射 阻氢 高温抗氧化
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