本文利用脈沖等離子體增強化學(xué)氣相沉積方法(Pulse-PECVD)在不同基體上(硅片、316L不銹鋼、YG8硬質(zhì)合金)制備DLC薄膜,并增加了網(wǎng)籠化束縛結(jié)構(gòu),明顯改善了等離子體結(jié)構(gòu)、提高了薄膜的沉積效率。研究采用乙炔為前驅(qū)體、氬氣為輔助氣體,著重探究了工作壓強、乙炔流量、工作電壓對DLC薄膜微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響;利用原子力顯微鏡(AFM)、可見激光拉曼光譜儀、納米壓痕儀、輪廓儀等對薄膜的表面形貌、結(jié)構(gòu)、硬度、彈性模量、膜厚以及結(jié)合強度進行了相應(yīng)表征與分析。研究結(jié)果表明:在半網(wǎng)籠束縛結(jié)構(gòu)的條件下,薄膜的沉積速率隨工作壓強和乙炔氣體流量的增大而逐漸增大。在乙炔氣體流量為60SCCM,氬氣流量為20SCCM,工作壓強為2Pa時,在硬質(zhì)合金和不銹鋼基體上沉積的DLC薄膜的彈性模量、硬度較高,不銹鋼基體上薄膜的硬度和模量分別為16.1GPa和152.8GPa,硬質(zhì)合金基體上對應(yīng)17.2GPa和170.6GPa,此時,薄膜具有典型DLC薄膜特征的拉曼峰,拉曼光譜中也體現(xiàn)出最小的ID/IG值,與其力學(xué)性能相吻合;薄膜的表面粗糙度、摩擦系數(shù)也較小,在不銹鋼基體和硬質(zhì)合金基體上制備的DLC薄膜的摩擦...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 DLC薄膜的概述
    1.2 DLC薄膜的結(jié)構(gòu)特點
    1.3 DLC薄膜的性能與應(yīng)用
        1.3.1 機械性能及應(yīng)用
        1.3.2 電學(xué)性能及應(yīng)用
        1.3.3 光學(xué)性能及應(yīng)用
        1.3.4 生物醫(yī)學(xué)特性及應(yīng)用
    1.4 DLC薄膜的沉積機理
    1.5 DLC薄膜的制備方法
        1.5.1 物理氣相沉積技術(shù)
        1.5.2 化學(xué)氣相沉積技術(shù)
    1.6 本課題的研究內(nèi)容及意義
        1.6.1 本課題的研究內(nèi)容
        1.6.2 本課題的研究意義
2.實驗方案及分析方法
    2.1 實驗方案
        2.1.1 實驗設(shè)備介紹
        2.1.2 實驗材料
        2.1.3 DLC薄膜的制備過程
    2.2 DLC薄膜的分析方法
        2.2.1 DLC薄膜的表面形貌分析
        2.2.2 DLC薄膜的結(jié)構(gòu)和成份分析
        2.2.3 DLC薄膜的性能分析
3.探索實驗
    3.1 沉積參數(shù)
    3.2 實驗結(jié)果和分析
        3.2.1 沉積速率分析
        3.2.2 機械性能分析
    3.3 本章小結(jié)
4.工作壓強對DLC薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
    4.1 沉積參數(shù)
    4.2 實驗結(jié)果和分析
        4.2.1 沉積速率分析
        4.2.2 形貌分析
        4.2.3 結(jié)構(gòu)分析
        4.2.4 機械性能分析
        4.2.5 摩擦性能分析
    4.3 本章小結(jié)
5.前驅(qū)體乙炔氣體流量對DLC薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
    5.1 沉積參數(shù)
    5.2 實驗結(jié)果和分析
        5.2.1 沉積速率分析
        5.2.2 形貌分析
        5.2.3 結(jié)構(gòu)分析
        5.2.4 機械性能分析
        5.2.5 摩擦性能分析
    5.3 本章小結(jié)
6.工作電壓對DLC薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
    6.1 沉積參數(shù)
    6.2 實驗結(jié)果和分析
        6.2.1 沉積速率分析
        6.2.2 形貌分析
        6.2.3 結(jié)構(gòu)分析
        6.2.4 機械性能分析
        6.2.5 摩擦性能分析
    6.3 本章小節(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3840739