Advanced Optical Materials:揭示多彩DLC薄膜的显色机理,助力DLC可视化快速分类

类金刚石碳基(DLC)薄膜具有优异的机械性能、良好的化学稳定性、生物相容性、独特的光学特性等,已广泛应用于精密仪器、汽车电子、医疗器材、国防工业等重要领域。DLC薄膜是由sp2/sp3杂化碳和少量氢元素组成的非晶亚稳态薄膜。传统的DLC薄膜分类方法需要根据DLC薄膜的微结构定量分析来完成,通常需要基于大型同步辐射光源的近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)和静电加速器的卢瑟福背散射弹性反冲(RBS/ERDA)等分析条件,因此一般实验条件难以实现对DLC的准确分类,从而导致DLC在应用领域难以实现定量研发。

近日,中国科学院深圳先进技术研究院唐永炳研究员及其团队成员周小龙博士、郑勇平博士,联合日本国立长冈技术科学大学斋藤秀俊教授,泰国国立同步辐射光源研究所Sarayut Tunmee博士等,通过选择不同物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等传统DLC薄膜沉积方法和改变沉积条件等途径,对所获得DLC薄膜颜色进行定量分析,并利用NEXAFS和RBS/ERDA等多种表征手段对其微结构和光学性能进行定量分析,同时结合第一性原理计算,最终揭示了DLC薄膜的颜色变化规律。成功发展出利用DLC薄膜颜色快速分析DLC薄膜种类和结构的新方法。该研究打破了传统DLC分类手段的苛刻实验要求,通过简单的颜色规律实现DLC薄膜的快速分类,将推动其在多个重要应用领域的快速发展。相关研究成果在线发表在Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201902064上。

相关研究得到了国家自然科学基金、广东省科技计划、深圳市科技计划等项目资助。