بررسی نقش انرژی پرتو یون بر ماهیت لایه‌ نازک کربن آمورف (sp^2/sp^3) توسط فرایند لایه‌نشانی پرتو یونی

انرژی یون کربن یک فاکتور کلیدی در تعیین مقدار پیوندهای sp3 در ساختار لایه کربن آمورف و ماهیت شبه الماسه است. در این پژوهش، تحولات ساختاری پوشش کربن شبه الماس بر اساس مکانیزم تشکیل پیوندsp3 متاثر از انرژی پرتو یون توسط فرایند لایه نشانی پرتو یونی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، جهت لایه نشانی پوشش ها، پارامتر انرژی پرتو یون در مقادیر 200، 300 و ev 400 در نظر گرفته شد. سپس جهت ارزیابی ساختار و ترکیب شیمیایی پوشش های ایجاد شده، از آنالیزهای طیف سنجی رامان و فوتوالکترون پرتو ایکس (xps) استفاده شد. همچنین جهت تاثیر انرژی پرتو یون بر زبری سطح و ضخامت پوشش های اعمالی، از میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) استفاده گردید. سختی و مدول الاستیک توسط آزمون نانوسختی سنجی اندازه گیری شد. مطابق نتایج آنالیز رامان، کمترین مقدار نسبت id/ig در انرژی پرتو یون ev300 بدست آمد که برابر با 0.66 بود. نتایج حاصل از آنالیز xps گویای کمترین مقدار پیوندهای sp^2 در لایه کربن شبه الماس در انرژی پرتو یونیev300 بود. همچنین نتایج آنالیز afm، نشان داد که در انرژی پرتو یون ev300، زبری سطح پوشش کربن شبه الماس، کمترین مقدار را دارا است. با توجه به بیشترین مقدار پیوندهای sp3 در انرژی پرتو یونی  ev 300، پوشش کربن شبه الماس دارای بیشترین سختی و برابر با gpa 10.6بود.

the role of ion beam energy on nature of thin film of amorphous carbon (sp^2/sp^3) by ion beam deposition

carbon ion energy is a key factor in determining the amount of sp3 bonds in the structure of the amorphous carbon film and its like diamond nature. in this study, the structural evolution of diamond like carbon coating based on the mechanism of sp3 bond formation of amorphous carbon under the influence of the ion beam energy in the radio frequency ion beam deposition process were investigated. for this purpose, the parameter of ion beam energy was 200, 300, and 400 ev ​​ for the deposition of dlc coatings. raman and x ray spectroscopy (xps) analyzes were used to evaluate the structure and chemical composition of the coatings. also, in order to determine the effect of ion beam energy on the surface roughness and thickness of the applied coatings, atomic force microscope (afm) and field emission scanning electron microscope (fesem) were used. hardness and elastic modulus were measured by nanohardness test. according to the results of raman analysis, the lowest value of id/ig ratio was obtained in ion beam energy of 300 ev, which was equal to 0.66. the results of xps analysis showed the lowest amount of sp2 bonds in the diamond like carbon film at ion beam energy of 300 ev. also, results of afm analysis showed at ion beam energy of 300 ev, the surface roughness of diamond like carbon coating has the lowest value. due to the highest amount of sp3 bonds in the ion beam energy of 300 ev, the diamond like carbon coating had the highest hardness and was equal to 10.6 gpa.