End-Hall離子源沉積DLC膜的工藝研究.pdf

1、類金剛石薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)、很好的化學(xué)穩(wěn)定性、紅外特性及場(chǎng)發(fā)射性能等物理和化學(xué)性能，因而在耐磨保護(hù)膜、光學(xué)元件、微電子產(chǎn)品等很多方面得到了廣泛應(yīng)用。制備類金剛石(DLC)薄膜的方法有很多，包括物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)，不同方法制備的DLC膜性能和優(yōu)缺點(diǎn)不同。本文系統(tǒng)地研究了等離子體化學(xué)氣相沉積DLC膜的性能及其與工藝參數(shù)的關(guān)系，通過(guò)分析CH4和C2H2正交實(shí)驗(yàn)，最終得到一組最佳工藝參數(shù)，并且還研究了摻氮DL

2、C膜的性能。 采用端部霍爾離子源沉積類金剛石薄膜是近年來(lái)新出現(xiàn)的一種方法，本文研究了我院自行研制的端部霍爾離子源的性能以及采用該離子源制備類金剛石薄膜的性能及工藝參數(shù)的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，端部霍爾離子源在較低的電壓即可起輝光，可在較大電流范圍提供穩(wěn)定的低能量離子束流。隨著離子源燈絲電流的升高，離子源放電電壓下降。 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析得到一組光學(xué)性能最佳的工藝參數(shù)：放電電流1.5A、烘烤溫度120℃、CH4流

3、量60sccm、靶基距250mm，從實(shí)驗(yàn)中可以知道CH4流量和放電電流對(duì)薄膜的光學(xué)性能影響較為顯著。通過(guò)CH4和C2H2兩種不同工作氣體的實(shí)驗(yàn)比較表明CH4鍍制DLC膜的光學(xué)性能優(yōu)于C2H2鍍制的，但C2H2的沉積速率更快，這主要是氫在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中起著重要的作用，氫的存在，有利于穩(wěn)定金剛石的sp3鍵，不利于形成石墨的sp2鍵，這也導(dǎo)致CH4鍍制的DLC膜具有更高的硬度和附著力。從Raman光譜分析可證明CH4鍍制DLC膜的sp3鍵