Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Natalia Płusa

Wytwarzanie metodą RF PACVD powłok węglowych domieszkowanych fluorem oraz badania wybranych ich właściwości


Manufacturing of fluorine containing DLC coatings using RF PACVD method and studies of selected properties


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Anna Jędrzejczak
Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2020-02-12
Streszczenie pracy dyplomowej:
W ramach niniejszej pracy wytworzono powłoki diamentopodobnego węgla domieszkowane fluorem (F-DLC) oraz zbadano wpływ zawartości tego pierwiastka w warstwie na wybrane właściwości tj. strukturę chemiczną, topografię, morfologię, skład chemiczny, chropowatość, zwilżalność i swobodną energię powierzchniową. Powłoki DLC i F-DLC o odmiennej koncentracji fluoru nanoszono na podłoża krzemowe metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą wysokiej częstotliwości (RF PACVD), przy ujemnym potencjale autopolaryzacji: 200 V, 400 V, 600 V. Na podstawie badań z wykorzystaniem mikroanalizy rentgenowskiej (EDS) stwierdzono niski udział fluoru w wytworzonych powłokach F-DLC. Atomową zawartość fluoru zdefiniowano wyłącznie dla warstwy F-DLC o stosunku przepływu gazów CH4:SF6 odpowiednio 3:1, wytwarzanej przy potencjale autopolaryzacji -200 V i wyniosła ona 1,91%. Badania struktury chemicznej techniką spektroskopii ramanowskiej wykazały zwiększoną ilość węgla o hybrydyzacji sp2 w strukturze chemicznej warstw F-DLC w stosunku do niedomieszkowanych powłok węglowych. Badania morfologii powierzchni wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu optycznego, potwierdziły jednorodną i ciągłą strukturę wytworzonych powłok, brak widocznych pęknięć oraz zjawiska delaminacji. Na podstawie badań zwilżalności powierzchni wykazano hydrofilowy charakter warstw DLC i F-DLC, bliski wartości kąta zwilżania 90℃. Wartość swobodnej energii powierzchniowej powłok zawierających w strukturze fluor wzrosła w stosunku do warstw niedomieszkowanych. Obecność fluoru w powłokach węglowych nie przyczyniła się do wyraźnych zmian parametrów chropowatości powierzchni, co potwierdziły wyniki badań z wykorzystaniem profilometrii stykowej. Słowa kluczowe: powłoki węglowe, metoda RF PACVD, DLC domieszkowane fluorem, spektroskopia ramanowska, swobodna energia powierzchniowa.
Abstract:
In this study, fluorine incorporated diamond – like carbon (F-DLC) films were produced and the influence of the fluorine content on selected properties such as chemical structure, topography, morphology, chemical composition, roughness, wettability and surface free energy was investigated. DLC and F-DLC coatings with various fluorine content were deposited on silicon substrates by radio frequency plasma assisted chemical vapour deposition (RF PACVD) method at negative self – bias voltage: 200 V, 400 V, 600 V. X – ray microanalysis (EDS) showed a low fluorine concentration in F-DLC films. Atomic content of fluorine was defined only for the F-DLC coating, for gas ratio CH4:SF6 – 3:1, deposited at self – bias voltage of -200 V and it was equal to 1,91%. The chemical structure studies by Raman spectroscopy showed an increase of sp2 hybridized carbon atoms in F-DLC films in comparison to the pure DLC. The morphology studies carried out using scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy confirmed surface homogeneity of the films, lack of cracks, defects and coating delamination. The contact angle measurements showed slightly hydrophilic character of the samples. The surface free energy of F-DLC coatings increased compared to pure DLC films. Introduction of fluorine into DLC matrix did not affect the roughness parameters, what was confirmed by contact profilometry tests. Keywords: carbon coatings, RF PACVD method, fluorinated DLC, Raman spectroscopy, surface free energy.