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內容簡介

　　脈衝激光沉積技術是一種研究和開發新型高性能材料的有效途徑，在製備新型碳材料——類金剛石膜方麵，以其獨有的特點，逐漸顯現齣填補傳統技術空白的優勢。但是，脈衝激光沉積技術製備的類金剛石膜也存在一些固有的缺陷，如內應力大、大麵積不均勻等問題。如何采用脈衝激光沉積技術製備齣具有工程應用價值的類金剛石膜，一直是國內外相關領域研究者的目標。《脈衝激光沉積類金剛石膜技術》共7章內容。從介紹類金剛石膜性質、組成、製備及應用入手，闡述脈衝激光沉積技術及其在製備類金剛石膜方麵的機理和優點、缺點，以及類金剛石膜的測試與錶徵；詳細討論激光參數、基底狀態、靶材種類以及環境氣氛等因素對類金剛石膜性能的影響，偏重於闡述摻雜、退火、膜層結構及雙激光技術等類金剛石膜降低內應力、提高膜層各種性能的改性技術；針對類金剛石膜的工程應用中存在的大麵積不均勻、製備效率低的現實問題，展現多功能激光沉積係統，闡述脈衝激光沉積大尺寸均勻平麵和球麵類金剛石膜的裝置、模型及實驗；最後介紹脈衝激光沉積技術在製備其他功能薄膜方麵的應用，展望該技術未來發展趨勢和前景。

作者簡介

　　程勇，江西玉山人，武漢軍械士官學校光電技術研究所所長、教授。1982年石傢莊高級軍械學校畢業，2002年獲中國科學院安徽光學精密機械研究所光學專業博士學位，2004年中國科學技術大學高級訪問學者，2007年赴英國皇傢科學院訪問。中國固體激光工程和光電裝備保障專傢，全軍專業技術重大貢獻奬及政府特殊津貼獲得者，被授予“全國優秀科技工作者”榮譽稱號。現任中國光學工程學會常務理事、中國光學學會光電專業委員會常委，《紅外與激光工程》《激光與光電子學進展》等雜誌編委。
　　主要從事固體激光工程與器件、光電裝備保障和新慨念激光技術等領域的研究，“免調試固體激光”“互注入相乾閤成”“激光沉積光學窗口類金剛石膜”“雙波長自由切換激光器”“OPO人眼安全激光器”等研究成果得到瞭學術界和産業界的充分肯定，在裝備中得到廣泛應用。獲國傢技術發明二等奬1項、軍隊科技進步一等奬3項、軍隊科技進步二等奬4項，編寫《免凋試固體激光器》等專著3部，發錶學術論文100餘篇，獲得授權專利24項，榮立二等功2次。

目錄

目錄
序
前言
第1章 類金剛石薄膜概述 1
1.1 類金剛石膜的定義及性能 1
1.1.1 類金剛石膜的定義 1
1.1.2 類金剛石膜的性能 8
1.2 類金剛石膜的製備方法 11
1.2.1 物理氣相沉積方法 13
1.2.2 化學氣相沉積方法 31
1.2.3 液相沉積方法 44
1.3 類金剛石膜的應用 48
1.3.1 光學應用 48
1.3.2 機械應用 49
1.3.3 電學應用 50
1.3.4 醫學應用 51
1.3.5 其他應用 51
1.4 類金剛石膜研究難題及其改進技術 52
1.4.1 類金剛石膜研究中存在的難題 53
1.4.2 常見類金剛石膜改性技術 55
1.4.3 類金剛石膜研究展望 59
參考文獻 60
第2章 激光沉積法製備類金剛石膜的機理 67
2.1 激光沉積法的原理 67
2.2 激光沉積類金剛石膜及類石墨膜的理論模型 70
2.2.1 “淺注入(亞種植)”生長模型 71
2.2.2 “能量淬滅”生長模型 76
2.2.3 “熱峰”生長模型 77
2.2.4 “離子刻蝕”生長模型 77
2.3 激光沉積薄膜的誘導等離子體 78
2.3.1 激光等離子體的形成與擴展 78
2.3.2 激光等離子體膨脹的動力學 81
2.3.3 等離子體的空間分布和飛行時間 85
2.3.4 等離子體的光譜特性 87
2.3.5 輔助氣體對激光誘導等離子體的影響 97
2.4 激光沉積法製備類金剛石膜的優缺點 105
2.4.1 激光沉積法製備類金剛石膜的優點 105
2.4.2 PLD法製備類金剛石膜的主要缺點及改進措施 106
參考文獻 112
第3章 類金剛石膜的性能測試與錶徵 115
3.1 傅裏葉紅外光譜 115
3.2 拉曼光譜 118
3.3 納米硬度 122
3.4 X射綫光電子能譜 129
3.5 橢偏光譜 132
3.6 錶麵形貌 136
3.6.1 掃描電子顯微鏡 136
3.6.2 原子力顯微鏡 138
3.7 摩擦磨損 141
3.8 薄膜應力 145
3.8.1 基片變形法 146
3.8.2 X射綫衍射法 147
3.8.3 拉曼光譜法 148
3.9 膜基附著強度 149
3.9.1 納米劃痕法 149
3.9.2 納米壓痕法 151
3.9.3 颳剝法 152
3.9.4 拉伸法 152
3.9.5 抗剪切強度檢測法 154
3.10 環境試驗 155
3.10.1 牢固度試驗 155
3.10.2 溫度試驗 155
3.10.3 侵蝕試驗 156
3.10.4 其他試驗 157
參考文獻 157
第4章 激光沉積法製備類金剛石膜的影響因素 160
4.1 激光參數 160
4.1.1 激光波長 160
4.1.2 激光脈寬 162
4.1.3 激光功率密度 164
4.1.4 其他參數 189
4.2 靶材性質 190
4.2.1 常規固體靶材 190
4.2.2 其他種類靶材 193
4.3 氣氛環境 203
4.3.1 氫氣氛環境 204
4.3.2 氮氣氛環境 206
4.3.3 氧氣氛環境 211
4.3.4 惰性氣體環境 213
4.4 基底狀態 215
4.4.1 基底偏壓 215
4.4.2 基底溫度 218
4.4.3 基底傾斜 222
4.4.4 基底預處理 226
參考文獻 226
第5章 激光沉積法製備類金剛石膜的性能改進技術 230
5.1 元素摻雜 232
5.1.1 金屬摻雜DLC膜 233
5.1.2 非金屬摻雜DLC膜 238
5.1.3 化閤物摻雜DLC膜 245
5.2 退火後處理 248
5.2.1 高溫熱退火 248
5.2.2 激光退火 258
5.3 結構設計 271
5.3.1 周期性結構膜層 271
5.3.2 緩衝過渡層 277
5.3.3 基底預處理 278
5.4 雙激光沉積技術 279
5.4.1 雙激光沉積雙層膜 279
5.4.2 雙激光沉積摻雜膜 284
5.5 同步雙脈衝沉積技術 290
5.5.1 雙脈衝同步延時沉積 291
5.5.2 激光輻照等離子體沉積 294
參考文獻 296
第6章 脈衝激光沉積類金剛石膜工程化研究 301
6.1 PLD係統的工程化應用 304
6.1.1 多功能設計 306
6.1.2 産業化設計 324
6.2 大尺寸基底均勻鍍膜 332
6.2.1 大尺寸平麵 333
6.2.2 大尺寸球麵 348
6.3 硫化鋅窗口DLC增透保護膜 356
6.3.1 研究目標及方案設計 357
6.3.2 復閤膜係(過渡層)設計 360
6.3.3 梯度摻雜DLC保護膜設計 366
6.3.4 硫化鋅樣品的綜閤性能 369
參考文獻 372
第7章 脈衝激光沉積技術的應用及展望 374
7.1 脈衝激光沉積技術製備功能薄膜 374
7.1.1 透明導電氧化物薄膜 375
7.1.2 高溫超導薄膜 381
7.1.3 鐵性薄膜 386
7.1.4 金屬薄膜 391
7.1.5 電化學薄膜 394
7.1.6 摩擦力學薄膜 398
7.1.7 光波導薄膜 401
7.1.8 其他功能薄膜 405
7.1.9 小結 409
7.2 脈衝激光沉積技術展望 410
7.2.1 超短脈衝與高重頻激光 410
7.2.2 雙/多激光沉積技術 411
7.2.3 結閤其他沉積技術 412
7.3 激光等離子-原子層沉積係統 416
參考文獻 417
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