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硅油粘滞性对C₄F₈等离子体处理的硅油表面凝聚行为的影响

作　者: 邓艳红
导　师: 叶超
学　校: 苏州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 硅油液体粘滞性等离子体处理微结构光致发光
分类号: O472.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了制备清洁的具有特殊电、光、力性能的超细纳米颗粒材料和薄膜材料,使用聚合物软基底来沉积、生长各种薄膜或纳米颗粒,近年来引起了人们的极大兴趣。但是,硅油作为一种硅基软物质,当其暴露在等离子体中时,产生了等离子体物理与材料科学交叉领域的一个重要科学问题—等离子体与软物质相互作用问题,而这个重要的问题则很少得到关注。当采用液体基底沉积超细纳米颗粒或薄膜时,由于液相基底的流体特性,固体薄膜和液相基底之间的切向相互作用势能很小,从而使薄膜具有近似自由支撑的自由界面和边界条件,金属原子、原子团簇、分枝状凝聚体乃至薄膜整体均能在液体表面自由扩散、旋转和凝聚,从而出现了许多奇特的物理现象。目前人们将不同的凝聚行为主要归结为实验参数的差异,极少考虑液体基底自身性质和表面状态的影响。因此,本文研究了硅油的粘滞性对粒子凝聚行为的影响。本文采用双频电容耦合等离子体技术,对不同粘滞系数(20mm~2/s、50 mm~2/s、100 mm~2/s、350 mm~2/s、500 mm~2/s)的硅油液体采用C4F8放电等离子体进行处理,通过硅油液体表面微结构的显微分析、键结构特性的红外光谱分析以及光致发光特性的荧光光谱分析,研究了硅油粘滞性对硅油液体经C4F8等离子体作用后的结构和发光性质的影响。发现硅油液体经C4F8等离子体进行处理后,硅油液体表面呈现出多种与硅油粘滞性和处理功率相关的微结构特征:类树枝状分形结构,蛇形凝聚结构,梳状结构,圆盘凝聚结构,正弦曲线凝聚结构。在较高的等离子体密度、较低的离子轰击能量下,硅油液体表面出现类树枝状的C:F分形凝聚结构,硅油粘滞性的增强(粘滞系数从100mm~2/s增大到500 mm~2/s)使凝聚结构的分形维数减小(从1.69减小至1.45),凝聚行为从扩散限制凝聚(DLA)过程向团簇-团簇-凝聚(CCA)过程转变。在较低的等离子体密度、较高的离子轰击能量下,硅油液体表面出现蛇形凝聚结构,硅油粘滞性的增强(粘滞系数从20mm~2/s增大到500 mm~2/s)使蛇形凝聚管道的径向尺寸增大(从1.4μm增大至5.4μm),同时导致蛇形凝聚管道的取向性从部分有序向无序发展。蛇形凝聚结构的形成可能与等离子体作用导致的硅油液体表面与底部的温度梯度、硅油粘滞性的温度依赖性有关。同时,硅油作为硅基材料,具有光致发光特性。硅油液体经C4F8等离子体放电处理后,由于Si上的侧链CH3基团失去、部分Si与临近的O结合形成Si-O环结构等结构变化,出现蓝光发射的增强效应。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10-13
  1.2 本小组研究情况  13-14
  1.3 本文的研究内容  14-15
第二章样品的制备及实验方法  15-21
  2.1 实验样品制备与处理  15-17
    2.1.1 实验材料  15
    2.1.2 样品制备  15-16
    2.1.3 硅油液体基片的双频耦合等离子体处理  16-17
  2.2 分析测试方法  17-21
    2.2.1 硅油表面形貌的金相分析  17-18
    2.2.2 硅油液体结构的傅立叶变换红外光谱表征方法  18-20
    2.2.3 硅油液体光致发光的荧光光谱分析  20-21
第三章 C_4F_8等离子体作用的硅油表面微结构特征  21-27
  3.1 未处理硅油的表面形貌  21-22
  3.2 真空处理后硅油的表面形貌  22-23
  3.3 C_4F_8 等离子体放电处理后硅油的表面形貌  23-27
    3.3.1 类树枝状结构  23-24
    3.3.2 蛇形结构  24
    3.3.3 梳状结构  24-25
    3.3.4 圆盘结构  25-26
    3.3.5 正弦结构  26-27
第四章硅油基片上类树枝状分形凝聚行为  27-31
  4.1 不同粘滞系数硅油表面的类树枝状分形凝聚结构特征  27-29
  4.2 硅油粘滞系数差异对C:F 团簇凝聚行为影响的机制  29-31
第五章硅油基片上蛇形凝聚行为  31-34
  5.1 不同粘滞系数硅油表面的蛇形凝聚结构特征  31-32
  5.2 硅油粘滞系数差异对蛇形凝聚行为影响的机制  32-34
第六章 C_4F_8等离子体处理硅油液体的光致发光性能  34-38
  6.1 C_4F_8 等离子体处理硅油液体的光致发光谱  34-35
  6.2 硅油液体光致发光的的结构关联  35-38
第七章结论及展望  38-42
  7.1 本文的主要结果  38
  7.2 存在的问题及进一步研究方向  38-42
参考文献  42-45
硕士期间发表的论文  45-46
致谢  46-47

硅油粘滞性对C4F8等离子体处理的硅油表面凝聚行为的影响

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