近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員通過對(duì)類金剛石（DLC）薄膜顏色和微結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)分析，并結(jié)合理論計(jì)算，揭示了不同種類DLC薄膜的顏色產(chǎn)生機(jī)理，成功發(fā)展出利用DLC薄膜顏色快速分析DLC薄膜種類和結(jié)構(gòu)的新方法。相關(guān)研究成果以Colorful diamond-like carbon films from different micro/nanostructures（《多彩的類金剛石薄膜源自于不同的薄膜微納結(jié)構(gòu)》）為題在線發(fā)表于國(guó)際材料期刊《先進(jìn)光學(xué)材料》上（Advanced Optical Materials, 2020, DOI: 10.1002/aeom.201902064）。
       DLC薄膜具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性、獨(dú)特的光學(xué)特性等，已廣泛應(yīng)用于精密工具、儀器、醫(yī)療器材等重要領(lǐng)域。DLC薄膜是由sp2/sp3雜化碳和少量氫元素組成的非晶亞穩(wěn)態(tài)薄膜。傳統(tǒng)的DLC薄膜分類方法需要根據(jù)DLC薄膜的微結(jié)構(gòu)定量分析來完成，通常需要基于大型同步輻射光源和盧瑟福背散射等分析條件，因此一般實(shí)驗(yàn)條件難以實(shí)現(xiàn)對(duì)DLC的準(zhǔn)確分類，從而導(dǎo)致DLC在應(yīng)用領(lǐng)域難以實(shí)現(xiàn)定量研發(fā)。
        基于此，唐永炳及其團(tuán)隊(duì)成員周小龍、鄭勇平等人通過對(duì)選擇不同DLC薄膜沉積方法和改變沉積條件等途徑，對(duì)所獲得DLC薄膜顏色進(jìn)行定量分析，并利用多種表征手段對(duì)其微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行定量分析，同時(shí)結(jié)合第一性原理計(jì)算，最終揭示了DLC薄膜的顏色變化規(guī)律。該研究打破了傳統(tǒng)DLC分類手段的苛刻實(shí)驗(yàn)要求，通過簡(jiǎn)單的顏色規(guī)律實(shí)現(xiàn)DLC薄膜的快速分類，將推動(dòng)其在多個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。
        該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃、深圳市科技計(jì)劃等資助。

圖.DLC薄膜隨H含量和厚度的變化規(guī)律及DFT理論計(jì)算