DLC薄膜的制備及抗輻照特性研究.pdf

1、含氫的類金剛石膜(Diamond-like Carbon)，是一種新型非晶薄膜材料。它的性能與金剛石薄膜極為相似，但其是含有大量sp2雜化鍵的非晶態(tài)膜，所以稱之為含氫類金剛石碳膜。DLC膜具有高硬度、高彈性模量、耐磨損等特性，很適合作為耐磨涂層、高阻隔層和防腐防菌層，特別是作為紅外增透膜和固體潤(rùn)滑膜，在航天領(lǐng)域受到極大重視。在摩擦學(xué)、光學(xué)、包裝材料及生物醫(yī)用材料等各個(gè)方面也引起了人們的廣泛重視。
　　本論文采用等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣

2、相沉積(PECVD)方法，在Si(111)基底上沉積制備了非晶DLC薄膜。對(duì)不同條件下制備的樣品，利用各種分析手段對(duì)制備的各種薄膜樣品的膜厚、表面粗糙度、硬度及化學(xué)組成進(jìn)行檢測(cè)分析。
　　首先，本論文為找到制備薄膜的最佳制備工藝參數(shù)，實(shí)驗(yàn)中，以甲烷(CH4)為碳源，氬氣（Ar）作為保護(hù)氣，在如下條件下，研究了PECVD方法制備非品DLC薄膜的最佳工藝生長(zhǎng)條件。通過1）改變沉積氣壓;2）改變沉積時(shí)間;3）改變放電電壓。對(duì)所制備的薄膜

3、的微結(jié)構(gòu)、膜厚、表面粗糙度、硬度等物理量進(jìn)行了分析研究。
　　其次，對(duì)制備的DLC薄膜樣品進(jìn)行了低真空環(huán)境下的退火處理研究，探討了不同退火溫度對(duì)DLC膜各項(xiàng)物理特性的影響。
　　第三，為了研究制備的非晶DLC薄膜的物化特性，采用氦離子(He+)對(duì)所制備的DLC膜進(jìn)行了輻照實(shí)驗(yàn)。通過以下過程，對(duì)制備的非晶DLC薄膜進(jìn)行了處理:1）改變He+離子輻照能量;2）改變He+離子輻照溫度;3）改變He+離子輻照劑量。并對(duì)輻照的后薄膜樣

4、品進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)、元素組成、表面粗糙度、硬度等性質(zhì)的研究，討論了He+輻照及熱處理?xiàng)l件對(duì)薄膜性能的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DLC膜膜厚隨沉積氣壓升高、沉積時(shí)間延長(zhǎng)、放電電壓升高而增加，但薄膜膜厚均有不同程度的增加，但其表面粗糙度變化不大。DLC薄膜的最佳制備條件為放電電壓12 kV，頻率為5kHz，沉積氣壓300 Pa，沉積時(shí)間2h。
　　退火實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，退火溫度升高會(huì)使DLC膜結(jié)構(gòu)由類金剛石結(jié)構(gòu)向石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，膜厚逐漸降