采用直流/射頻耦合反應(yīng)磁控濺射法在Si（111）襯底上使用高純石墨靶材制備出了類金剛石（DLC）薄膜。分別采用表面輪廓儀、激光拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜、X射線光電子能譜、掃描電鏡、白光干涉儀、納米壓痕對薄膜的性能進(jìn)行了表征和分析。研究了沉積過程中不同工作氣壓（0.35¹.25Pa）對薄膜沉積速率、結(jié)構(gòu)、表面形貌及力學(xué)性能的影響。研究表明,隨著工作氣壓的升高,薄膜的沉積速率逐漸減小,薄膜中sp3含量先升高后降低;薄膜表面粗糙度隨工作氣壓的升高呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢,且在工作氣壓為1.0Pa時達(dá)到最小值6.68nm;隨著工作氣壓的升高,薄膜的顯微硬度與體彈性模量先升高后降低,且在工作氣壓為1.0Pa時分別達(dá)到最大值11.6和120.7GPa。 

【文章來源】：功能材料. 2017,48(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１實(shí)驗(yàn)裝置與方法的簡單示意圖Ｆｉｇ１Ｔｈｅｓｉｍｐｌｅｓｋｅｔｃｈｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅａｎｄ

ｅｔｃｈｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅａｎｄｍｅｔｈｏｄ表１沉積ＤＬＣ薄膜的工藝參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＤＬＣｔｈｉｎｆｉｌｍｓ工作氣壓／Ｐａ氣體流量／ｓｃｃｍ氫氣氬氣沉積時間／ｍｉｎ射頻功率／Ｗ直流電壓／Ｖ０．３５２３０１２０５０４０００．７０２３０１２０５０４００１．００２３０１２０５０４００１．１５２３０１２０５０４００１．２５２３０１２０５０４００２結(jié)果及分析２．１沉積速率及薄膜結(jié)構(gòu)分析圖２給出了ＤＬＣ薄膜在不同工作氣壓下的沉積速率。由圖２可知，隨著工作氣壓的增加，薄膜的沉積速率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。文獻(xiàn)研究表明，薄膜的沉積速率是由碳?xì)渲行宰杂苫鶊F(tuán)的沉積速度和離子的刻蝕作用共同決定［８］。隨著工作氣壓的增大，濺射離子與氣體分子碰撞次數(shù)隨之增加，在碰撞過程中離子能量損失嚴(yán)重，致使濺射離子無法到達(dá)基片或無力沖破氣體吸附層到達(dá)基片，從而降低了薄膜的沉積速率［１４］。同時，隨著氣壓的增大氫離子的密度也會增加，氫離子的刻蝕效應(yīng)隨之增強(qiáng)，最終降低沉積速率［８］。圖２不同工作氣壓下ＤＬＣ薄膜的沉積速率Ｆｉｇ２ＴｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆＤＬＣｆｉｌｍｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓ拉曼光譜是確定類金剛石薄膜（ＤＬＣ）精細(xì)鍵結(jié)構(gòu)最好的方法，它被廣泛用于分析金剛石、石墨、ＤＬＣ和納米碳管的結(jié)構(gòu)特征。圖３為不同工作氣壓下ＤＬＣ薄膜的拉曼光譜圖。從圖３可以看出，不同氣壓下的樣品所得到的拉曼光譜圖在１１００～１８００ｃｍ－１范圍內(nèi)都出現(xiàn)了寬

致使濺射離子無法到達(dá)基片或無力沖破氣體吸附層到達(dá)基片，從而降低了薄膜的沉積速率［１４］。同時，隨著氣壓的增大氫離子的密度也會增加，氫離子的刻蝕效應(yīng)隨之增強(qiáng)，最終降低沉積速率［８］。圖２不同工作氣壓下ＤＬＣ薄膜的沉積速率Ｆｉｇ２ＴｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆＤＬＣｆｉｌｍｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓ拉曼光譜是確定類金剛石薄膜（ＤＬＣ）精細(xì)鍵結(jié)構(gòu)最好的方法，它被廣泛用于分析金剛石、石墨、ＤＬＣ和納米碳管的結(jié)構(gòu)特征。圖３為不同工作氣壓下ＤＬＣ薄膜的拉曼光譜圖。從圖３可以看出，不同氣壓下的樣品所得到的拉曼光譜圖在１１００～１８００ｃｍ－１范圍內(nèi)都出現(xiàn)了寬化的特征峰。圖３左上角的插圖為工作氣壓為１．０Ｐａ時ＤＣＬ薄膜拉曼光譜的分峰擬合圖。圖３不同工作氣壓下ＤＬＣ薄膜的拉曼光譜圖；左上角的插圖為１．０Ｐａ下ＤＣＬ薄拉曼光譜的分峰擬合圖Ｆｉｇ３ＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＤＬＣｆｉｌｍｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓ．ＴｈｅｉｎｓｅｔｆｉｇｕｒｅｉｓｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｅｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＤＬＣｆｉｌｍａｔ１．０Ｐａｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓ０１２１０２０１７年第１期（４８）卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]類金剛石膜在ICF研究中的潛在應(yīng)用[J]. 王雪敏,吳衛(wèi)東,李盛印,白黎,唐永建,王鋒.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2009(01)



本文編號：3586188