硅油液體論文：硅油粘滯性對C_4F_8等離子體處理的硅油表面凝聚行為的影響

1、硅油液體論文：硅油粘滯性對C_4F_8等離子體處理的硅油表面凝聚行為的影響【中文摘要】為了制備清潔的具有特殊電、光、力性能的超細(xì)納米顆粒材料和薄膜材料，使用聚合物軟基底來沉積、生長各種薄膜或納米顆粒,近年來引起了人們的極大興趣。但是,硅油作為一種硅基軟物質(zhì),當(dāng)其暴露在等離子體中時，產(chǎn)生了等離子體物理與材料科學(xué)交叉領(lǐng)域的一個重要科學(xué)問題一等離子體與軟物質(zhì)相互作用問題，而這個重要的問題則很少得到關(guān)注。當(dāng)采用液體基底沉積超細(xì)納米顆粒或薄膜時，由于液相基底的流體特性，固體薄膜和液相基底之間的切向相互作用勢能很小，從而使薄膜具有近似自由支撐的自由界面和邊界條件,金屬原子、原子團簇、分枝狀凝聚體乃至薄膜整

2、體均能在液體表面自由擴散、旋轉(zhuǎn)和凝聚，從而出現(xiàn)了許多奇特的物理現(xiàn)象。目前人們將不同的凝聚行為主要歸結(jié)為實驗參數(shù)的差異，極少考慮液體基底自身性質(zhì)和表面狀態(tài)的影響。因此，本文研究了硅油的粘滯性對粒子凝聚行為的影響。本文采用雙頻電容耦合等離子體技術(shù)，對不同粘滯系數(shù)(20mm2/s50mm2/s100mm2/s350mm2/s500mm2/s)的硅油液體采用C4F8放電等離子體進行處理，通過硅油液體表面微結(jié)構(gòu)的顯微分析、鍵結(jié)構(gòu)特性的紅外光譜分析以及光致發(fā)光特性的熒光光譜分析，研究了硅油粘滯性對硅油液體經(jīng)C4F8等離子體作用后的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)硅油液體經(jīng)C4F8等離子體進行處理后，硅油液體表面

3、呈現(xiàn)出多種與硅油粘滯性和處理功率相關(guān)的微結(jié)構(gòu)特征：類樹枝狀分形結(jié)構(gòu)，蛇形凝聚結(jié)構(gòu)，梳狀結(jié)構(gòu)，圓盤凝聚結(jié)構(gòu)，正弦曲線凝聚結(jié)構(gòu)。在較高的等離子體密度、較低的離子轟擊能量下，硅油液體表面出現(xiàn)類樹枝狀的C:F分形凝聚結(jié)構(gòu)，硅油粘滯性的增強（粘滯系數(shù)從100mm2/s增大到500mm2/s）使凝聚結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)減?。◤?.69減小至1.45）,凝聚行為從擴散限制凝聚（DLA）過程向團簇-團簇-凝聚（CCA過程轉(zhuǎn)變。在較低的等離子體密度、較高的離子轟擊能量下，硅油液體表面出現(xiàn)蛇形凝聚結(jié)構(gòu)，硅油粘滯性的增強（粘滯系數(shù)從20mm2/s增大到500mm2/s）使蛇形凝聚管道的徑向尺寸增大（從1.4卩m增大至5.

4、4卩m）,同時導(dǎo)致蛇形凝聚管道的取向性從部分有序向無序發(fā)展。蛇形凝聚結(jié)構(gòu)的形成可能與等離子體作用導(dǎo)致的硅油液體表面與底部的溫度梯度、硅油粘滯性的溫度依賴性有關(guān)。同時，硅油作為硅基材料，具有光致發(fā)光特性。硅油液體經(jīng)C4F8等離子體放電處理后，由于Si上的側(cè)鏈CH3基團失去、部分Si與臨近的O結(jié)合形成Si-O環(huán)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)變化，出現(xiàn)藍(lán)光發(fā)射的增強效應(yīng)?！居⑽恼縄nordertogetcleanandbyproducts-freenanoparticlesandfilmmaterialswithspecialelectrical,opticalandforceproperties,thedepos

5、itionandgrowthofnanoparticlesorthinfilmonpolymerliquidsubstratehaveincreasinglyattractedagreatdealofattentionrecently.However,duringdepositingnanoparticlesandfilms,theliquidsubstratesmustbeexposedtoplasma.Theinteractionbetweenplasmaandliquidsubstratecannotbeavoided.Asaresult,animportantandprofoundsc

6、ientificproblemincrossareasofplasmaphysicsandmaterialsscieneeisraised,whichisabouttheinteractionofplasmaandsoftmatter.Thisimportantproblem,however,isseldompaidattention.Whenusingliquidsubstratedepositsuperfinenanoparticlesorfilms,becauseofitsfluidcharacteristics,thetangentialinteractionbetweensolidp

7、articlesandliquidsubstrateissmall,resultinginaapproximatefreeinterfaceandboundaryconditionswithfreesupport.Therefore,atoms,cluster,branch-likedaggregationandeventhewholefilmcandiffusion,rotateandaggregatefreelyonliquidsurface,whichproducedmanyinterestingphysicalphenomena.However,thesedifferentaggreg

8、ationbehaviorsaremainlyattributedtothediffereneeinexperimentalparameters.Theinfluenceofliquidpropertiesandsurfacestateonaggregationbehaviorsisseldomreported.Therefore,thisthesisstudiestheeffectsofviscosityofsiliconeoilonparticleaggregationbehavior.Thisthesisstudiestheeffectsofviscosityonparticleaggregationbehavioronsiliconeoilwithviscouscoefficientof20mm2/s,50mm2/s,100mm2/s,350m