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超短脉冲准分子激光淀积类金刚石薄膜的实验研究

姚东升  刘晶儒  王丽戈  李铁军  俞昌旋  詹如娟  
【摘要】:利用KrF超短脉冲激光器(248nm,500fs,10mJ)开展了超短脉冲激光淀积类金刚石薄膜的实验研究,薄膜生长速率0.02nm/pulse,厚度0.5~0.6μm,显微硬度55GPa,光学透过率优于90%(580~20μm)。采用等离子体的时间-空间分辨的发射光谱技术,给出了等离子体的粒子成份以及等离子体的时间-空间的演化图像,以及在不同激光参数条件下等离子体特性的变化,发现超短脉冲激光的等离子体有能量高、持续时间短(高通量)的特点,适合类金刚石薄膜的淀积并有制备其他非晶态结构和纳米相薄膜材料的潜力。利用自行研制的离子探针原位诊断了在成膜条件下的粒子流的特性及其随激光参数等实验条件的变化,其结果与发射光谱非常自洽。比较了不同激光参数条件下,等离子体特性、粒子流特性及淀积类金刚石薄膜的结构和性能的变化,并对短脉冲激光和靶相互作用过程和激光等离子体淀积类金刚石成膜的机理进行了讨论,为进一步提高成膜质量走向实用化打下基础。

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