Ultranocrystalline钻石膜的机械性能

根据晶体方向，钻石是所有单相材料中最难的，硬度值约为100 GPa。欧洲杯足球竞彩多晶钻石（PCD）膜的硬度值范围为80至100 GPA，即接近单晶值。

即使对于Ultranocrystalline Diamond（UNCD）和纳米晶（NCD）膜，也是如此，报告的硬度值为95 GPA。尽管这种类型的薄膜的硬度值大量传播，但缺少有关重要沉积参数以及形态和结构的影响的系统研究。

尽管UNCD膜是应用生物医学和摩擦学的候选者，但必须了解硬度以及其他摩擦学特性（例如摩擦和粘附）如何取决于沉积过程和其他膜特性。

本文揭示了成核密度对膜形态以及膜的摩擦学和机械性能的影响。成核密度在1 x 10之间变化⁸和1 x 10¹⁰厘米^-2由于添加到纳米晶型钻石粉（250 nm）中的超级钻石粉（3-5 nm）的量变化，用于硅底物的超声预处理。扫描电子显微镜和原子力显微镜用于研究这些膜的结构和形态，而纳米刮擦和纳米构造测试用于摩擦学和机械性能。

沉积设置和条件

Ultranocrystalline钻石/无定形碳（UNCD/A-C）复合膜是通过微波等离子体化学蒸气沉积（MWCVD）从17％CH制成的₄/n₂沉积设置中的混合物。实验是在600°C的底物温度下进行的，MW血浆输入功率为800 W，工作压力为22 MBAR，沉积持续时间为390分钟。这些膜由单晶（100）硅晶片制成，在NH4 F/HF中蚀刻，然后在N-戊烷的钻石粉末中进行超声处理，以增强成核密度。预处理悬浮液中含有50 mg的NCD粉末，平均晶粒尺寸为250 nm，可变量（高达80毫克）的Ultradisperse Diamond（UDD）粉末，平均晶粒尺寸为3至5 nm。

图1。沉积原则

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