Tribology of Diamond-like Carbon Films pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Donnet, Christophe (EDT)/ Erdemir, Ali (EDT)

出品人:

页数:680

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 151.42

装帧:HRD

isbn号码:9780387302645

丛书系列:

图书标签:

材料学
Diamond-like carbon
DLC
Tribology
Thin films
Surface engineering
Wear
Friction
Lubrication
Materials science
Coating

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具体描述

This book highlights some of the most important structural, chemical, mechanical and tribological characteristics of DLC films. It is particularly dedicated to the fundamental tribological issues that impact the performance and durability of these coatings. The book provides reliable and up-to-date information on available industrial DLC coatings and includes clear definitions and descriptions of various DLC films and their properties.

《先进功能薄膜材料的界面科学与工程应用》内容简介本书聚焦于现代材料科学与工程领域中至关重要的先进功能薄膜的界面特性、制备工艺及其在高端技术中的应用。不同于传统的单组分薄膜研究，本书深入探讨了多层结构、梯度材料以及复合薄膜体系中各界面层所扮演的关键角色，特别强调了界面能、晶格失配、应力应变分布与宏观力学性能之间的内在关联。第一部分：功能薄膜的界面物理与化学基础本部分奠定了理解功能薄膜行为的理论基础。首先，详细回顾了薄膜沉积过程中原子尺度的成核与生长机制，重点分析了不同衬底材料（如硅、金属、陶瓷）对薄膜微观结构演变的影响。深入讨论了界面能在薄膜生长模式转变中的驱动作用，包括岛状生长、层状生长以及螺旋生长等模式的能垒分析。随后，内容转向界面区域的化学计量与缺陷工程。在实际制备过程中，界面往往是杂质富集或元素扩散的区域，这直接影响了薄膜的电学、光学和力学性能。本书利用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、X射线光电子能谱（XPS）和二次离子质谱（SIMS）等先进表征技术，对异质界面处的化学键合状态、缺陷类型（如空位、间隙原子、位错）的密度和分布进行了定量分析。特别关注了界面处的应力弛豫机制，探讨了内应力如何通过界面扩散或相变来释放，以及这种释放如何影响薄膜的长期稳定性。第二部分：先进薄膜体系的结构与性能调控本部分的核心在于系统性地介绍几种具有代表性的先进功能薄膜体系，并阐述如何通过精确控制界面结构来实现性能的优化。 1. 氧化物与氮化物薄膜界面：深入研究了如氧化铪（HfO2）/硅、氮化铝（AlN）/蓝宝石等体系。在半导体器件中，栅极氧化层与衬底之间的界面质量是决定器件性能和可靠性的关键。本书详细分析了界面态密度（Dit）的形成机理，并提出了通过原子层沉积（ALD）技术实现原子级界面钝化的策略。对于宽禁带半导体应用中的氮化物薄膜，关注了氮化物层与金属电极之间的肖特基接触形成过程中的能带对齐问题。 2. 储能与催化薄膜的电化学界面：针对锂离子电池、固态电解质和光催化剂等应用，探讨了活性材料薄膜与电解质、或薄膜与反应底物之间的电化学界面。分析了界面阻抗的来源，包括电荷转移电阻、双电层电容和扩散阻抗。重点阐述了如何在界面设计中引入导电氧化物缓冲层或离子导体界面层，以降低界面能垒，提高离子/电子传输效率。 3. 梯度与超晶格结构薄膜的力学行为：梯度功能材料（Gradients）因其能有效分散应力梯度而备受关注。本书详细介绍了通过改变溅射功率或靶材组分来实现连续或阶梯式梯度变化的制备技术。对于超晶格薄膜，如金属/绝缘体或金属/金属多层膜，分析了受超晶格周期调控的宏观力学特性（硬度、弹性模量、疲劳寿命），并提出了基于界面应力叠加模型的预测方法。第三部分：薄膜制备工艺的界面控制技术本部分侧重于介绍如何利用先进的物理与化学气相沉积技术，实现对薄膜界面的精确控制。 1. 原子层沉积（ALD）与界面控制： ALD以其优异的自限制性生长和对复杂表面的保形性而著称。本书详细阐述了ALD中表面化学反应动力学在界面成核阶段的作用，以及如何通过选择合适的脉冲序列（例如，使用等离子体增强ALD, PEALD）来优化界面反应的饱和度与均匀性，从而在极端条件下（如高深宽比结构）构建高质量的界面。 2. 脉冲激光沉积（PLD）与非平衡态界面： PLD的高能量脉冲特性使得制备非化学计量或亚稳态薄膜成为可能。分析了在PLD过程中，腔内环境气体压力和基底温度如何影响靶材材料在基底表面的瞬时沉积速率和应力状态，从而影响界面层与衬底的结合强度。 3. 界面工程的后处理技术：强调了退火、离子束辐照等后处理工艺对界面性能的二次调控作用。例如，通过固态反应退火策略，引导界面元素发生扩散和反应，形成特定的界面化合物层，以改善界面粘附力或优化电学性能。第四部分：先进功能薄膜的界面失效分析与可靠性本部分讨论了功能薄膜在实际服役环境下的界面失效模式，以及如何通过界面设计来提升器件的长期可靠性。研究了机械/热/电化学耦合作用下的界面疲劳与蠕变。在摩擦学应用中，界面处的剪切和剥离是主要的失效途径；在高温电子器件中，界面处的离子迁移和电化学腐蚀则构成了主要的可靠性挑战。本书整合了加速老化测试和原位（In-situ）监测技术（如原位MEMS测试和原位电化学测试），旨在揭示薄膜在动态应力或高电场作用下，界面微观结构如何演化，最终导致宏观性能下降的物理机制。总结本书为从事薄膜材料科学、表面工程、微纳器件制造及相关领域的研究人员和工程师提供了一部深入且实用的参考资料。它强调了“界面是薄膜的灵魂”这一核心理念，通过跨学科的视角，系统性地整合了从原子尺度机理到工程应用的全链条知识，旨在指导读者设计和制造出具有卓越性能和可靠性的新一代功能薄膜体系。