Tailoring of Silver Nanoparticle Size Distributions in Hydrogenated Amorphous Diamond‐Like Carbon Nanocomposite Thin Films by Direct Femtosecond Laser Interference Patterning

Abstract

Patterning of nanocomposites by conventional lithography processes is problematic due to the different physical properties of matrix and filler. Direct laser interference patterning (DLIP) promises rapid micromachining of virtually any material with subwavelength resolution. A control of intense laser light modifies the filler particle size distribution in nanocomposite films. Herein, DLIP of periodic patterns with half‐pitch <1 μm in reactive magnetron‐sputtered hydrogenated amorphous diamond‐like carbon nanocomposite thin films with embedded silver nanoparticles (DLC:Ag) is demonstrated. Periodic patterns of regularly repeating areas with modified size distributions of silver nanoparticles are obtained by a variation of fluences and number of pulses of 515 nm wavelength femtosecond laser. Depending on the silver content in nanocomposite films, nanoparticle size distributions are either bimodal (for 14.1 at% Ag containing films) or unimodal (7.9 at%) with effective average diameters shifting from 13 to 69 nm, depending on the laser processing parameters. The importance of localized surface plasmon absorption and localized field enhancement at the DLC–Ag interface for lowering the ablation threshold of DLC:Ag nanocomposites below 6 mJ cm−2 at 1000 pulses is demonstrated. This is at least four times lower than the threshold for pure DLC obtained using the same DLIP setup.

Структурные Свойства Тонких Пленок, Полученных Магнетронным Распылением Полидиацетилена

“…Анализ литературы показывает, что подобная линия встречается в спектрах структур, содержащих цепочечную углеродную фазу, например, в КР-спектрах sp-гибридизованных углеродных цепочек, внедренных в многостенные нанотрубки [27], или в кумуленовой форме аморфного карбина, отожженного под высоким давлением [28]. В работе [29] серия линий с волновыми числами в диапазоне 1700−2200 cm −1 приписывается колебаниям sp-гибридизованных цепочек в структуре углеродсеребряных композитов. В то же время, данная линия не встречается в спектрах углеродных цепочек с sp-гибридизацией, находящихся в растворе [30,31], и не предсказывается моделями, в которых рассчитывается спектр идеальных цепочечных структур, стабилизированных различными радикалами [32].…”

Effect of Poly Dimethyl Diallyl Ammonium Chloride‐Multiwalled Carbon Nanotubes Concentration on the Microstructure and Friction Behavior of Co‐Doped Diamond‐Like Carbon Films

“…Lubricant coatings have become a popular method to enhance the wear resistance and mechanical properties of titanium alloys in service because they alleviate the adhesive wear on the Ti-6Al-4V alloy surface and provide better friction reduction and lubrication. [12][13][14] Diamond-like carbon (DLC) films, a new type of metastable amorphous carbon material containing sp 3 -C and sp 2 -C, [15][16][17][18] are applied in aerospace, mechanical, optoelectronic, biomedical, and other fields because of its excellent lubricity and good tribological characteristics. [19][20][21][22][23] Therefore, the preparation of solid self-lubricating films with excellent friction and wear reduction properties on the surface of titanium is an effective way to improve its surface properties.…”

Унимодальное и бимодальное распределение серебряных наночастиц в a-C : Ag-структурах с различным соотношением sp-=SUP=-2-=/SUP=-/sp-=SUP=-3-=/SUP=--углерода, изготовленных методом низкоэнергетического ионно-ассистированного импульсно-плазменного осаждения

“…Однако, как показано в [14], большие температуры отжига приводят к разрушению углеродной матрицы. Также размеры наночастиц можно варьировать путем облучения лазерным пучком или потоком ионов [15,16], однако эти методы приводят главным образом к увеличению размера серебряных включений.…”