自组织碳摩擦层中的相变

获得薄碳层最简单的方法是用石墨棒绘制或摩擦。在摩擦过程中，作用在石墨/基底摩擦学系统中的摩擦力导致界面层结构剧烈变化，从而发展出稳定的自组织和有序薄层结构。我们展示了对碳摩擦层（CTL）结构和形态转变的开拓性实验研究。通过光学显微镜观察发现CTL是多层结构，其基本构建块是位于CTL表面和底部无序层之间的透明相，呈薄片状。该薄片的表面在 I-V 特性的近零偏压处表现出非线性电导率。整个CTL的光学性质主要由透明薄片中发生的物理过程控制。CTL的拉曼光谱在 1,589 cm-1 和 1,346 cm-1 处包含窄带，对应于碳晶格的 G 和 D 带。观察到的特征用键长与相应带频率之间的关系解释，r2{\omega}= const。CTL的光学吸收在 4.6 eV 处有一个源于强电子-空穴相互作用的特征。通过实验数据的比较分析，发现了结构-光谱对应关系。结论是，由于摩擦过程中的相变，形成了由 sp3 薄片和顶部纳米级厚度 sp2 层组成的碳结构。