等離子體薄膜界面研究薄膜形成過程

等離子體科學的實際應用主講人~~李永合不足之處，敬請雅正。第1頁，共16頁。等離子體是物質第四態固體

冰液體

水氣體

水汽等離子體

電離氣體溫度00C1000C100000C附第2頁，共16頁。

a.島狀生長b.層狀生長c.層加島生長；⊙表示分子層覆蓋度第一種是島狀生長，當在基底上成核以后，沉積繼續進行，核將在三維方向長大，不但增高而且擴大成為島狀。第二種是層狀生長，在基底上一些分立的單分子層組成的臨界核。若繼續沉積，則首先形成一連續的單分子層，然后在第一分子層之上，再生長單分子層第三種是層加上島狀生長，是前述兩種模式的疊加，隨沉積量的增加既有單分子層形成，在連續層上也有島狀的生長。a)b)c)第3頁，共16頁。水性油墨對塑料薄膜表面張力的要求更高，薄膜表面不進行適當的處理，將無法在塑料表面進行印刷。隨著人們對環境保護意識的提高，取而代之的是以水為溶劑的水性油墨。數字制版版材另一關鍵技術是表面斥墨層材料制備及涂布工藝。因此等離子體表面處理技術、提高塑料薄膜表面張力、改善塑料薄膜對油墨的粘合性，將發揮關鍵的作用。顯然島的結合時表面能大量減小圖c當兩島接觸時將逐漸變成圓形，這樣就降到最小能態。同樣，目前工業上采用也是有污染的化學法。當島的結合過程繼續下去，那么原來的多個島就會相互連接構成隨機走向的通道。圖下，由于W表面被氧化形成WO3，而相反，若薄面的表面張力遠遠小于基底表面張力時，薄膜以層狀結構生長。a.連續膜的形成因此等離子體表面處理技術、提高塑料薄膜表面張力、改善塑料薄膜對油墨的粘合性，將發揮關鍵的作用。隨著人們對環境保護意識的提高，取而代之的是以水為溶劑的水性油墨。若A原子在B襯底上的生長，Uaa《Uab表明，AA鍵顯著弱于AB鍵，A原子盡量和B結合在一起，形成層狀生長。第4頁，共16頁。若A原子在B襯底上的生長，Uaa》Uab表明，AA鍵顯著強于AB鍵，A原子將盡量結合在一起，并盡量減少和襯底B原子形成的AB鍵數，從而形成島狀生長模式。第5頁，共16頁。當Uab》Uaa時，A原子在B襯底上鋪滿一層后，而A原子尺應變寸和B原子尺寸相差較大時，外延的A層中會出現壓應力或張應力，從而引起應變能的增加，而應變會產生錯配位錯，此時在單層或幾層生長后會出現島狀生長。第6頁，共16頁。薄膜的表面張力遠遠大于基底表面張力時，薄膜以較大的島狀結構生長。類似與油水鋪展，當油水的粘附力比油的內聚力小時，油就會在水的表面形成“透鏡”。相反，若薄面的表面張力遠遠小于基底表面張力時，薄膜以層狀結構生長。類似，當油水的粘附力比油的內聚力大時，油就會在水面上鋪展。第7頁，共16頁。圖上，由于二者的表面張力的差異，Cd在W上良好的鋪展。圖下，由于W表面被氧化形成WO3，而Cd就會在WO3表面上形成島狀結構。第8頁，共16頁。隨著人們對環境保護意識的提高，取而代之的是以水為溶劑的水性油墨。水性油墨對塑料薄膜表面張力的要求更高，薄膜表面不進行適當的處理，將無法在塑料表面進行印刷。a.因此等離子體表面處理技術、提高塑料薄膜表面張力、改善塑料薄膜對油墨的粘合性，將發揮關鍵的作用。第二種是層狀生長，在基底上一些分立的單分子層組成的臨界核。同樣，目前工業上采用也是有污染的化學法。刷時主要使用凹版印刷，而凹版印刷使用的油墨主要用有害的甲苯、二甲苯為溶劑l3]。顯然島的結合時表面能大量減小圖c當兩島接觸時將逐漸變成圓形，這樣就降到最小能態。若繼續沉積，則首先形成一連續的單分子層，然后在第一分子層之上，再生長單分子層數字制版版材另一關鍵技術是表面斥墨層材料制備及涂布工藝。無水膠印版材由三部分構成:底基為粘墨的基材(一般為PET)，中間是成像層(吸光層)，表面是斥墨層。第二種是層狀生長，在基底上一些分立的單分子層組成的臨界核。水性油墨對塑料薄膜表面張力的要求更高，薄膜表面不進行適當的處理，將無法在塑料表面進行印刷。迷津通道的形成是很迅速的。擴大了塑料，纖維等高分子的應用面，也提高了其使用價值。

圖示：在MoS2上400℃的Au的形貌象（a）（b）(c)開始b.1-2sc.60s圖a是某一時刻拍的掃描電鏡形貌象，可以看見A和B開始結合。這個結合過程首先是建立兩島之間的橋。對這個形成過程，認為是外來原子在表面的擴散，這些擴散形成“橋”其導致表面能的減小，它有使表面能減小的趨勢。顯然島的結合時表面能大量減小圖c當兩島接觸時將逐漸變成圓形，這樣就降到最小能態。

第9頁，共16頁。迷津結構的形成

當島的結合過程繼續下去，那么原來的多個島就會相互連接構成隨機走向的通道。就達到了薄膜形成基底的迷津結構階段。在各通道之間是裸露基底的空間。迷津通道的形成是很迅速的。第10頁，共16頁。連續膜的形成

若繼續蒸積，空洞減小，空洞處可再凝結成核，這些核繼續長大，以后與通道結合，使空洞逐漸被填充，而達到連續膜階段。第11頁，共16頁。塑料作為主要的印刷材料之一，具有原料來源豐富、易于加工制造、重量輕、價格低、有適當的機械性能和較好的防水防潮性能、容易與其他材料復合等優點，但是，塑料薄膜的低表面造成它不能完全滿足印刷工藝的要求。同時，作為印刷材料的塑料薄膜，在印刷時主要使用凹版印刷，而凹版印刷使用的油墨主要用有害的甲苯、二甲苯為溶劑l3]。隨著人們對環境保護意識的提高，取而代之的是以水為溶劑的水性油墨。水性油墨對塑料薄膜表面張力的要求更高，薄膜表面不進行適當的處理，將無法在塑料表面進行印刷。因此等離子體表面處理技術、提高塑料薄膜表面張力、改善塑料薄膜對油墨的粘合性，將發揮關鍵的作用。第12頁，共16頁。第13頁，共16頁。對PVC表面的處理，采用CO等離子體進行表面處理，能大幅改善其表面性能，又能防止增塑劑的滲出，而通過借助等離子體接枝聚合，把等離子體處理時表面生成自由基作為支化點進行接枝，可使PVC具有持久的吸水性。等離子表面處理技術可以獲得以往工藝方法所得不到的處理結果。擴大了塑料，纖維等高分子的應用面，也提高了其使用價值。第14頁，共16頁。無水膠印版材由三部分構成:底基為粘墨的基材(一般為PET)，中間是成像層(吸光層)，表面是斥墨層。其中中間的成像層目前是由化學合成方法制備，產品性能較低，還污染環境。采用等離子體濺射法制備成像層，效率高、干式成型無污染，產品質量上了一個新的臺階。數字制版版材另一關鍵技術是表面斥墨層材料制備及涂布工藝。同樣，目前工業上采用也是有污染的化學法。采用等離子體化學聚合方法，制備低表面能薄膜，是制備新型的數字版材表面斥墨