等离子体薄膜界面概论.ppt

等离子体薄膜界面研究 薄膜形成过程 等离子体科学的实际应用 主讲人 李永合不足之处 敬请雅正 等离子体是物质第四态 00C 1000C 100000C 附 a 岛状生长b 层状生长c 层加岛生长 表示分子层覆盖度第一种是岛状生长 当在基底上成核以后 沉积继续进行 核将在三维方向长大 不但增高而且扩大成为岛状 第二种是层状生长 在基底上一些分立的单分子层组成的临界核 若继续沉积 则首先形成一连续的单分子层 然后在第一分子层之上 再生长单分子层第三种是层加上岛状生长 是前述两种模式的叠加 随沉积量的增加既有单分子层形成 在连续层上也有岛状的生长 a b c 若A原子在B衬底上的生长 Uaa Uab表明 AA键显著弱于AB键 A原子尽量和B结合在一起 形成层状生长 若A原子在B衬底上的生长 Uaa Uab表明 AA键显著强于AB键 A原子将尽量结合在一起 并尽量减少和衬底B原子形成的AB键数 从而形成岛状生长模式 当Uab Uaa时 A原子在B衬底上铺满一层后 而A原子尺应变寸和B原子尺寸相差较大时 外延的A层中会出现压应力或张应力 从而引起应变能的增加 而应变会产生错配位错 此时在单层或几层生长后会出现岛状生长 薄膜的表面张力远远大于基底表面张力时 薄膜以较大的岛状结构生长 类似与油水铺展 当油水的粘附力比油的内聚力小时 油就会在水的表面形成 透镜 相反 若薄面的表面张力远远小于基底表面张力时 薄膜以层状结构生长 类似 当油水的粘附力比油的内聚力大时 油就会在水面上铺展 图上 由于二者的表面张力的差异 Cd在W上良好的铺展 图下 由于W表面被氧化形成WO3 而 Cd就会在WO3表面上形成岛状结构 图示 在MoS2上400 的Au的形貌象 a b c 开始b 1 2sc 60s图a是某一时刻拍的扫描电镜形貌象 可以看见A和B开始结合 这个结合过程首先是建立两岛之间的桥 对这个形成过程 认为是外来原子在表面的扩散 这些扩散形成 桥 其导致表面能的减小 它有使表面能减小的趋势 显然岛的结合时表面能大量减小图c当两岛接触时将逐渐变成圆形 这样就降到最小能态 迷津结构的形成当岛的结合过程继续下去 那么原来的多个岛就会相互连接构成随机走向的通道 就达到了薄膜形成基底的迷津结构阶段 在各通道之间是裸露基底的空间 迷津通道的形成是很迅速的 连续膜的形成若继续蒸积 空洞减小 空洞处可再凝结成核 这些核继续长大 以后与通道结合 使空洞逐渐被填充 而达到连续膜阶段 塑料作为主要的印刷材料之一 具有原料来源丰富 易于加工制造 重量轻 价格低 有适当的机械性能和较好的防水防潮性能 容易与其他材料复合等优点 但是 塑料薄膜的低表面造成它不能完全满足印刷工艺的要求 同时 作为印刷材料的塑料薄膜 在印刷时主要使用凹版印刷 而凹版印刷使用的油墨主要用有害的甲苯 二甲苯为溶剂l3 随着人们对环境保护意识的提高 取而代之的是以水为溶剂的水性油墨 水性油墨对塑料薄膜表面张力的要求更高 薄膜表面不进行适当的处理 将无法在塑料表面进行印刷 因此等离子体表面处理技术 提高塑料薄膜表面张力 改善塑料薄膜对油墨的粘合性 将发挥关键的作用 对PVC表面的处理 采用CO等离子体进行表面处理 能大幅改善其表面性能 又能防止增塑剂的渗出 而通过借助等离子体接枝聚合 把等离子体处理时表面生成自由基作为支化点进行接枝 可使PVC具有持久的吸水性 等离子表面处理技术可以获得以往工艺方法所得不到的处理结果 扩大了塑料 纤维等高分子的应用面 也提高了其使用价值 无水胶印版材由三部分构成 底基为粘墨的基材 一般为PET 中间是成像层 吸光层 表面是斥墨层 其中中间的成像层目前是由化学合成方法制备 产品性能较低 还污染环境 采用等离子体溅射法制备成像层 效率高 干式成型无污染 产品质量上了一个新的台阶 数字制版版材另一关键技术是表面斥墨层材料制备及涂布工艺 同样 目前工业上采用也是有污染的化学法 采用等离子体化学聚合方法 制备低表面能薄膜 是制备新型的数字版材表面斥墨层的新方法 通过大量实验发现 等离子体放电模式对聚合膜性能影响较大 连续射频PCVD法制备的