类金刚石薄膜的研究

1、DLC薄膜 导师 李建昌 蔺增1DLC薄膜类金刚石碳(DLC)涂层的主要成分为碳,是一种兼有高硬度和优异摩擦性能的非晶体硬质薄膜，一种非晶亚稳态结构DLC膜的成份主要指sp3键和sp2键，还可能含有一些杂质相如C- H 等2DLC薄膜1971：Sol Asienberg和Ronald Chabot用IBD首次制备根据薄膜结构是否含有氢可分为：无氢非晶碳膜(a-C film)：一般CVD制备四面体碳膜(ta-C film)或非晶金刚石膜(a-D film)：一般PVD制备3DLC薄膜性能机械性能：高硬度和高弹性模量、优异的耐磨性、低摩擦系数DLC膜中氢的含量超过40%门限时能获得很低的摩擦系数，

2、但过多的氢存在将降低膜与基体的结合力和表面硬度，使内应力增大。电学性能：表面电阻高化学惰性大光学性能：DLC膜在可见光区通常是吸收的，在红外区具有很高的透过率稳定性；亚稳态的材料，热稳定性很差， 400摄氏度4DLC薄膜应用 1.机械领域的应用用于防止金属化学腐蚀和划伤方面磁介质保护膜2.电子领域的应用 ULSI芯片的制造：光刻电路板的掩膜 ULSI的BEOL(线后端)互联结构的低K值的材料 碳膜和DLC膜交替出现的多层结构构造共振隧道效应的多量子阱结构DLC可作为平面板场发射显示FED的电子发射器 3.光学领域的应用用在锗光学镜片上和硅太阳能电池上作为减反射膜塑料和聚碳酸脂等低熔点材料组成的

3、光学透镜表面抗磨损保护层DLC膜为性能极佳的发光材料之一：光学隙带范围宽，室温下光致发光和电致发光率都很高5DLC薄膜应用 4.医学领域的应用在人工心脏瓣膜的不锈钢或钛合金表面沉积DLC膜能同时满足机械性能、耐腐蚀性能和生物相溶性要求人工关节承受面的抗磨层6DLC薄膜制备方法物理气相沉积1.离子束沉积(IBD)：采用氩等离子体溅射石墨靶形成大量的碳离子，并通过电磁场加速使碳离子沉积于基体表面形成DLC膜7DLC薄膜制备方法2.溅射沉积特点：沉积的离子能量范围宽。主要分为：直流溅射、射频溅射、磁控溅射3.磁过滤阴极弧沉积4.脉冲激光沉积(PLD)：多功能的工艺方法，可以用来沉积从高温超导体到硬质

4、涂层等多种不同性质的材料。8DLC薄膜制备方法化学气相沉积1.直接光化学气相沉积2.直流辉光放电化学气相沉积(DCCVD)3.射频辉光放电化学气相沉积(rf PECVD)感应圈式：膜质量较差并且沉积速率低平行板电容耦合式：薄膜厚度均匀、生产效率高、沉积速率高、稳定性好、可调性和重复性好4.电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)电子回旋共振是在输入的微波频率等于电子回旋频率时，微波能量可以共振耦合给电子，获得能量的电子与中性气体碰撞，分解碳氢气体产生等离子体，然后沉积到基体上9PECVD制备DLC薄膜电容耦合PECVD系统制备DLC薄膜优点：1.等离子体的存在可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，促进反应活性基团的生成，显著降低反应沉积的温度范围，2.可以获得大面积均匀的电场分布，制备性质均匀的高质量薄膜所3.沉积和溅射过程几乎全部被限制在衬底所在的电极表面附近，这样就大大