等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積DLC膜的研究.pdf

1、本文研究了利用兩種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法，脈沖等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Pulse-PECVD)法和射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)法制備DLC膜的工藝特點(diǎn)，討論了脈沖輝光放電過程中等離子體的參數(shù)與薄膜性能的關(guān)系以及射頻輝光放電過程中射頻自負(fù)偏壓、功率和氣壓的關(guān)系，分析了工藝參數(shù)與制備的薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。并對(duì)鍍膜的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的目的。 采用Pulse-PECVD法制備

2、DLC膜，從脈沖峰值電壓和氣體成份兩方面入手，研究得到性能比較優(yōu)異的薄膜的工藝參數(shù)。利用SEM、XRD、Raman光譜、納米壓痕和摩擦磨損技術(shù)對(duì)制備薄膜的表面形貌、成分、結(jié)構(gòu)和機(jī)械及摩擦學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Pulse-PECVD法制備得到的DLC膜致密、表面光滑平整，均勻性好。隨著峰值電壓由2kV增加到4kV，薄膜的粗糙度減小，對(duì)應(yīng)的薄膜的摩擦系數(shù)則由0.146降低到0.119，硬度和彈性模量也分別由18.2和160GPa增加到

3、了19.6和175GPa；隨著乙炔含量的增加，薄膜的粗糙度減小，摩擦系數(shù)降低，硬度和彈性模量也分別由15.9和145GPa增加到了19.6和175GPa。在乙炔含量過低時(shí)，薄膜沒有形成明顯的拉曼特征峰，證明乙炔的含量是形成均勻薄膜的主要影響因素。 使用RF-PECVD法制備的DLC膜，當(dāng)射頻功率從500w上升到700w時(shí)，Raman光譜研究表明，I<,D>/I<,G>從0.66增加到1.14，sp<'2>團(tuán)簇尺寸變大；而薄膜的硬

4、度和彈性模量分別從12.0GPa和135.5GPa降低到8.0GPa和106.7GPa。同時(shí)利用高壓探頭測(cè)試了射頻輝光放電過程中射頻自負(fù)偏壓、射頻功率和工作氣壓的關(guān)系。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，射頻自負(fù)偏壓與功率的平方根成正比，與工作氣壓倒數(shù)的平方根成正比，即與功率與工作氣壓商的平方根成正比。我們得到射頻功率越高，射頻自負(fù)偏壓越高，離子能量越高，離子對(duì)膜的轟擊作用增強(qiáng)，導(dǎo)致了薄膜石墨化和膜中H成分的減少，使得薄膜硬度和彈性模量降低。 利用P