类金铡石薄膜内应力的测试

采用射频－直流等离子增强化学气相沉积法制备出类金刚石薄膜，用弯曲法测定薄膜的内应力。类金刚石薄膜中存在１－４．７ＧＰａ的压应力，沉积工艺对薄膜的内应力有很大影响，薄膜的内应力随极板负偏压的升高而降低，随Ｃ２Ｈ２气体一的增加而增大。     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的特性

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积出非晶的类金刚石薄膜。薄膜的折射率为 2 8左右 ;沉积速率与主回路电压以及脉冲频率有关 ;膜层致密 ,但薄膜表面不光滑 ;薄膜电阻率接近 1× 10 10 Ω·cm数量级 ;薄膜的硬度及附着力与基底温度、主回路电压以及脉冲频率密切相关 ;薄膜中存在强的内应力 ,内应力是影响膜层附着力的主要因素。     

降低超硬类金刚石薄膜应力的方法

在参考他人最近十几年研究的基础上,总结了降低超硬类金刚石薄膜内应力的几种方法,包括热退火、掺杂、加脉冲偏压、沉积多层膜等。退火在降低应力的同时可保持类金刚石薄膜很高的硬度,其他各种方法在降低应力时都以降低一定的硬度为代价。     

金刚石薄膜内应力研究现状

主要从内应力的测定方法、内应力与沉积工艺参数之间的关系两方面对国内外金刚石薄膜内应力的研究现状进行了综述。     

具有梯度过渡层的DLC膜空蚀机理研究

本文中采用RF-CVD技术辅助于溅射、反应溅射在不锈钢基体表面沉积了纯Ti层及其化合物层的过渡层,然后在表面沉积掺硅与非掺硅类金刚石膜,研究其力学性能与抗空蚀能力。研究结果表明,增强薄膜硬度和弹性模量可以提高薄膜抗空蚀能力,但较大地弹性模量和内应力同样容易引起薄膜表层剥落。由于掺杂硅元素可使类金刚石膜在水环境中化学性质更加不稳定,所以掺杂硅元素会对薄膜抗空蚀性产生不利影响。     

利用前后处理技术改进钛／硅基板上的类金刚石场发射特性

采用微波等离子体化学气相沉积系统存钛/硅基板上沉积类金刚石薄膜,并利用拉曼光谱仪、扫瞄式电子显微镜及原子力显微镜研究了氢等离子体前处理及快速退火后处理对类金刚石薄膜场发射特性之影响.在沉积类金刚石薄膜之前,钛/硅基板使用了两种前处理技术:第一种为研磨金刚石粉末,第二种为研磨金刚石粉末后外加氢等离子体刻蚀处理.成长类金刚石薄膜后进行快速退火处理.发现不论是氢等离子体前处理还是快速退火后处理皆能改善场发射特性,其中经退火后处理的场发射特性比氢等离子体前处理的场发射特性改善更明显.其因之一在于快速退火后处理可在类金刚石薄膜表而形成sp2丛聚,提供了很多的场发射子,也同时增加了表面粗糙度;另一个原因可能是在快速退火后处理期间会使类金刚石薄膜进一步石墨化,因而提供了许多电子在通过类金刚石薄膜时的传输路径.研究结果表明:利用适当的前后处理技术可改进类金刚石薄膜的场发射特性,进而做为冷阴极材料之应用.     

液相电沉积金刚石薄膜的研究进展

评述了液相沉积(类)金刚石薄膜的研究现状,介绍了液相合成(类)金刚石薄膜的装置、液态源及薄膜的性能,分析了如何更好地提高(类)金刚石薄膜质量,并在此基础上提出了一种可能制备出高质量金刚石薄膜的脉冲电弧放电沉积装置.     

含钨类金刚石薄膜的制备与性能研究

为了满足制备较厚低摩擦系数类金刚石薄膜（DLC）耐磨镀层的实际需求，对在等离子增强化学气相沉积的类金刚石薄膜（W—DLC）中掺钨进行了系统研究。研究结果表明，类金刚石薄膜掺入钨，在较宽的工艺条件范围内，都可以沉积厚度超过5μm的薄膜而不发生剥落。适当控制工艺条件和膜中钨的含量可以提高薄膜的硬度，降低磨损率，且保持低的摩擦系数和较高的沉积速率。     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的激光损伤过程研究

类金刚石薄膜是一种很好的红外窗口表面增透保护材料,随着对其抗激光损伤特性研究的不断深入,越来越多的研究者都将研究的重点放在了如何提高其激光损伤阈值上。然而,不同沉积方法制备的薄膜由于其微观结构存在的差异,必然会导致破坏的过程有所不同。本文采用非平衡磁控溅射技术沉积的薄膜,对其损伤过程进行了深入的研究。结果表明：在不同的激光能量下,DLC薄膜出现不同的损伤形态,而这些与薄膜的缺陷、内应力以及薄膜与衬底的结合力密切相关。     

霍尔离子源制备类金刚石薄膜研究

采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜是近年来新出现的一种方法 ,本文研究了自行研制的霍尔离子源的性能以及采用此离子源制备类金刚石薄膜及工艺参数的影响。结果表明 ,霍尔离子源在较低的电压即可起辉 ,可提供稳定的能量较低的离子束流。采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜的沉积速率约为 0 5nm/s。随着霍尔离子源灯丝电流的升高 ,离子源放电电压下降 ,制备的类金刚石薄膜的硬度下降。放电电流的变化对类金刚石薄膜的硬度影响不大。     

锗掺杂类金刚石薄膜特性研究

为了降低类金刚石(DLC)薄膜的应力,使用脉冲真空电弧离子镀(PVAD)和电子束热蒸发相结合的复合沉积技术,在Si基底上制备了一系列不同锗含量(原子百分比)的Ge-DLC薄膜样片,研究了锗含量对DLC薄膜光学特性和力学特性的影响。研究结果表明:在1~5μm波段,当锗掺杂含量小于25%时,对DLC薄膜光学常数的影响不大;随着Ge含量的增加,DLC薄膜的折射率和消光系数都略微增大。随着DLC薄膜中Ge含量的增加,薄膜的内应力和硬度均有所降低。当DLC薄膜中Ge含量约为8%时,Ge-DLC薄膜的内应力从6.3降至3.0 GPa,而硬度仅从3875减小为3640 kgf/mm2,几乎保持不变。硅基底上单面沉积Ge的含量为8%的DLC薄膜在红外3~5μm波段的透过率峰值约为63.15%。     

类金刚石薄膜的慢正电子分析

采用射频－直流等离子化学气相沉积法制备类金刚石薄膜,用慢正电子湮灭技术研究了类金刚石薄膜中缺陷的深度分布,并系统研究了工艺参数对类金刚石薄膜中缺陷浓度的影响．实验结果表明,单晶Si衬底具有很高的缺陷浓度,类金刚石薄膜中的缺陷浓度较低．且缺陷均匀分布,薄膜表面存在一缺陷浓度较高的薄层,而膜一基之间存在一很宽的界面层,界面层内缺陷浓度随离衬底表面距离的增加而线性降低,到达薄膜心部后,缺陷浓度趋于稳定．类金刚石薄膜的缺陷浓度和膜－基界面层宽度都随负偏压的升高呈先降低、后增加再降低的变化趋势．薄膜中的缺陷浓度随混合气体中C₂H₂含量的升高而单调增大,但C₂H₂含量对界面层宽度没有影响．     

沉积参数对化学气相沉积纳米金刚石薄膜的影响

用强电流直流伸展电弧化学气相沉积金刚石薄膜装置,在CH4-Ar和CH4-H2-Ar气氛中沉积了纳米金刚石薄膜,研究了沉积气氛中H2加入量和沉积压力对金刚石薄膜显微组织和生长机制的影响.沉积气氛中H2含量对金刚石薄膜的表面形貌、晶粒尺寸和生长速度有显著影响,随着H2含量增加,金刚石晶粒尺寸增大,薄膜生长速度提高.在1%CH4-Ar气氛中沉积的纳米金刚石薄膜,晶粒尺寸细小,薄膜表面形貌光滑平整.在1%CH4-少量H2-Ar气氛中沉积的金刚石薄膜,晶粒尺寸小于100nm,薄膜表面形貌较平整.随着沉积压力提高,金刚石薄膜的生长速度增大.用激光Ram an对金刚石薄膜进行了表征.     

增强型脉冲离子源镀制DLC薄膜拉曼光谱研究

本文利用增强型脉冲电弧离子源在硅基底上沉积类金刚石薄膜，拉曼光谱分析表明DLC薄膜中sp^3键含量比不加磁过滤装置时脉冲离子源所镀的类金刚石薄膜高，折射率更接近金刚石折射率2．4并且光学带隙也增大，证明用增强型脉冲离子源镀制的类金刚石薄膜sp^3键含量提高，性能得到了很大改善。     

霍尔离子源制备类金刚石薄膜研究

采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜是近年来新出现的一种方法，本文研究了自行研制的霍尔离子源的性能以及采用此离子源制备类金刚石薄膜及工艺参数的影响。结果表明，霍尔离子源在较低的电压即可起辉，可提供稳定的能量较低的离子束流。采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜的沉积速率约为O．5nm/s。随着霍尔离子源灯丝电流的升高，离子源放电电压下降，制备的类金刚石薄膜的硬度下降。放电电流的变化对类金刚石薄膜的硬度影响不大。     

掺氮类金刚石薄膜的微观结构和光学特性研究

采用射频等离子增强化学气相沉积法( PECVD)制备掺氮类金刚石薄膜(DLC:N),通过原子力显微镜,拉曼光谱和椭圆偏振光谱等对试验样品进行研究,实验结果表明,在薄膜中,氮元素主要以C=N键的形式存在,起到了降低薄膜内应力,提高薄膜附着力的作用;此外,通过控制掺氮量可以制得折射率在1.85～1.6范围内的DLC薄膜.     

碳氧比对金刚石薄膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,以H_2/CH_4/CO_2为混合气源,通过改变气源碳氧比,探讨了碳氧比对金刚石薄膜生长的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱表征金刚石薄膜的表面形貌、晶粒取向和结晶质量。结果表明,随着C/O比的降低,金刚石膜表面形貌由原来的(100)面为主转向(111)面为主的金字塔形,薄膜质量有所提高,内应力降低。     

类金刚石薄膜的气相沉积新型工艺发展

类金刚石薄膜有着与金刚石薄膜相近的优异性能,且其制备条件相对而言比较温和,因此其制备工艺的发展一直得到广大研究者的关注。在各类型制备工艺中,低温气相沉积法由于其制备条件容易实现,生产设备可大规模生产化而得到了广泛的应用。简述了传统制备类金刚石薄膜的低温工艺,重点介绍了现阶段微波电子回旋等离子体沉积和真空磁过滤弧沉积等新型工艺发展现状。     

Si过渡层对梯度影响类金刚石薄膜结合力的影响研究

实验利用双放电腔微波-ECR等离子体源设备,采用复合PVD（physical vapor deposition）和PECVD（plasma enhanced chemical vapor deposition）的方法, 先后在NiTi基体上沉积Si和Si/α-C∶H过渡层,然后制备类金刚石薄膜.Raman光谱和透射电镜表明制备的梯度薄膜是典型的类金刚石薄膜,划痕的测试结果表明, Si过渡层沉积时间影响着梯度类金刚石薄膜与NiTi合金基体之间的结合强度,当沉积时间在60min左右时可获得具有最好结合强度的梯度薄膜,而超过或低于这个时间值会导致膜基结合强度降低.     

用于光学器件的类金刚石保护膜、減反射膜的性能评述

像金刚石一样坚硬的碳的同素异构体减反射膜是把一种碳氢化合物在电场中电离加速后沉积到基片上形成的.沉积是在一定的真空条件下进行的.这种类金刚石光学膜具有绝缘性能好、硬度极高、对酸类和有机熔剂具有化学惰性,具有1～2电子伏的光学带隙,折射率约为2.因此,人们对用这种光学膜作为保护涂层和减反射涂层产生了极大的兴趣.在第二部分介绍了为形成这种类金刚石薄膜而采用的真空镀膜技术.重点介绍了当今在类金刚石薄膜的制备中两种最成功的真空镀膜力法:射频镀膜法、双束法.在第三部分中.分析了薄膜的沉积条件和结构.然后分析和讨论了薄膜的特性.