等離子體增強化學氣相沉積DLC膜的研究.pdf

1、本文研究了利用兩種等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)法，脈沖等離子體增強化學氣相沉積(Pulse-PECVD)法和射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD)法制備DLC膜的工藝特點，討論了脈沖輝光放電過程中等離子體的參數(shù)與薄膜性能的關系以及射頻輝光放電過程中射頻自負偏壓、功率和氣壓的關系，分析了工藝參數(shù)與制備的薄膜的結(jié)構和性能的關系。并對鍍膜的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，以達到工業(yè)應用的目的。 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對制備薄膜的表面形貌、成分、結(jié)構和機械及摩擦學性能進行了分析。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，對應的薄膜的摩擦系數(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，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，當射頻功率從500w上升到700w時，Raman光譜研究表明，I<,D>/I<,G>從0.66增加到1.14，sp<'2>團簇尺寸變大；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。同時利用高壓探頭測試了射頻輝光放電過程中射頻自負偏壓、射頻功率和工作氣壓的關系。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，射頻自負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，射頻自負偏壓越高，離子能量越高，離子對膜的轟擊作用增強，導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