Формирование алмазоподобных углеродных пленок методом плазмохимического разложения углеводородов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучен процесс формирования алмазоподобных углеродных пленок на поверхности монокристаллического кремния. Пленка формируется в результате плазмохимического разложения углеводородов (пропан, бутан) и последующего отжига в вакууме. Углеродная пленка формируется в виде алмазоподобных наночастиц диаметром около 8 нм. На границе кремниевой подложки и углеродной пленки формируются связи кремний-углерод, что обеспечивает высокую адгезию.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Поволоцкий

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexey.povolotskiy@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. В. Смирнов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alexey.povolotskiy@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. С. Тверьянович

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alexey.povolotskiy@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Tyagi, A.; Walia, R.S.; Murtaza, Q.; Pandey, S.M.; Tyagi, P.K.; Bajaj, B. A critical review of diamond like carbon coating for wear resistance applications. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2019, 78, 107–122.
  2. Kabir, M.S.; Zhou, Z.; Xie, Z.; Munroe, P. Designing multilayer diamond like carbon coatings for improved mechanical properties. J. Mater. Sci. Technol. 2021, 65, 108–117.
  3. Wang, X.; Zhang, X.; Wang, C.; Lu, Y.; Hao, J. High temperature tribology behavior of silicon and nitrogen doped hydrogenated diamond-like carbon (DLC) coatings. Tribol. Int. 2022, 175, 107845.
  4. Rajak, D.K.; Kumar, A.; Behera, A.; Menezes, P. L. Diamond-Like Carbon (DLC) Coatings: Classification, Properties, and Applications. Appl. Sci. 2021, 11, 4445.
  5. Hoque, M.J.; Li, L.; Ma, J.; Cha, H.; Sett, S.; Yan, X.; Rabbi, K.F.; Ho, J.Y.; Khodakarami, S.; Suwala, J.; et al. Ultra-resilient multi-layer fluorinated diamond like carbon hydrophobic surfaces. Nat. Commun. 2023, 14, 4902.
  6. Almeida, L.S.; Souza, A.R.M.; Costa, L.H.; Rangel, E.C.; Manfrinato, M.D.; Rossino, L. S. Effect of nitrogen in the properties of diamond-like carbon (DLC) coating on Ti 6 Al 4 V substrate. Mater. Res. Express 2020, 7, 065601.
  7. Bewilogua, K.; Hofmann, D. History of diamond-like carbon films – From first experiments to worldwide applications. Surf. Coatings Technol. 2014, 242, 214–225.
  8. Wang, L.; Liu, Y.; Chen, H.; Wang, M. Modification Methods of Diamond like Carbon Coating and the Performance in Machining Applications: A Review. Coatings 2022, 12, 224.
  9. Kolawole, F.O.; Kolade, O.S.; Bello, S.A.; Kolawole, S.K.; Ayeni, A.T.; Elijah, T.F.; Borisade, S.G.; Tschiptschin, A. P. The improvement of diamond-like carbon coatings for tribological and tribo-corrosion applications in automobile engines: an updated review study. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2023, 126, 2295–2322.
  10. Zia, A.W.; Hussain, S.A.; Rasul, S.; Bae, D.; Pitchaimuthu, S. Progress in diamond-like carbon coatings for lithium-based batteries. J. Energy Storage 2023, 72, 108803.
  11. Peng, F.; Lin, Y.; Zhang, D.; Ruan, Q.; Tang, K.; Li, M.; Liu, X.; Chu, P.K.; Zhang, Y. Corrosion Behavior and Biocompatibility of Diamond-like Carbon-Coated Zinc: An In Vitro Study. ACS Omega 2021, 6, 9843–9851.
  12. Peng, Y.; Peng, J.; Wang, Z.; Xiao, Y.; Qiu, X. Diamond-like Carbon Coatings in the Biomedical Field: Properties, Applications and Future Development. Coatings 2022, 12, 1088.
  13. Birkett, M.; Zia, A.W.; Devarajan, D.K.; Soni; Panayiotidis, M.I.; Joyce, T.J.; Tambuwala, M.M.; Serrano-Aroca, Á. Multi-functional bioactive silver- and copper-doped diamond-like carbon coatings for medical implants. Acta Biomater. 2023, 167, 54–68.
  14. Voevodin, A.A.; Donley, M.S.; Zabinski, J. S. Pulsed laser deposition of diamond-like carbon wear protective coatings: a review. Surf. Coatings Technol. 1997, 92, 42–49.
  15. Lu, Y.; Huang, G.; Wang, S.; Mi, C.; Wei, S.; Tian, F.; Li, W.; Cao, H.; Cheng, Y. A review on diamond-like carbon films grown by pulsed laser deposition. Appl. Surf. Sci. 2021, 541, 148573.
  16. Kim, J.-I.; Jang, Y.-J.; Kim, J.; Kim, J. Effects of silicon doping on low-friction and high-hardness diamond-like carbon coating via filtered cathodic vacuum arc deposition. Sci. Rep. 2021, 11, 3529.
  17. Khadem, M.; Penkov, O. V.; Pukha, V.E.; Maleyev, M. V.; Kim, D.-E. Ultra-thin nano-patterned wear-protective diamond-like carbon coatings deposited on glass using a C60 ion beam. Carbon N. Y. 2014, 80, 534–543.
  18. Zia, A.W.; Hussain, S.A.; Baig, M.M.F.A. Optimizing diamond-like carbon coatings – From experimental era to artificial intelligence. Ceram. Int. 2022, 48, 36000–36011.
  19. Abdu, Y.A.; Hawthorne, F.C.; Varela, M. E. Infrared Spectroscopy of Carbonaceous-chondrite Inclusions in the Kapoeta Meteorite: Discovery of Nanodiamonds with New Spectral Features and Astrophysical Implications. Astrophys. J. 2018, 856, L9.
  20. Peng, Y.; Pan, N.; Wang, D.; Yang, J.; Guo, Z.; Yuan, W. A Si–O–Si bridge assembled from 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and silicon carbide for effective charge transfer in photocatalysis. J. Mater. Sci. 2018, 53, 12432–12440.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оптическая схема формирования углерод содержащей пленки на поверхности подложки методом плазмохимического разложения углеводородов

Скачать (62KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр флуоресценции углерод содержащей пленки, полученной методом плазмохимического разложения газообразных углеводородов

Скачать (59KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектр КРС алмазоподобного покрытия на кремниевой подложке. Во вставке увеличенное изображение спектра в диапазоне 1000–2000 см–1

Скачать (92KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СТМ-изображение поверхности алмазоподобного покрытия на кремниевой подложке

Скачать (92KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭС-спектр монокристаллического кремния с алмазоподобным покрытием для области Si2p

Скачать (132KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024