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957

作者：

赵之明

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摘要：

类金刚石(Diamond-like carbon,简称DLC)薄膜是一种非晶碳膜,薄膜中含有一定数量的sp~3键,使得其具有一系列接近于金刚石的优异性能.加之其沉积温度低,可以大面积沉积等优点,一直来都是人们广泛研究的对象. 本文的第一章简要综述了DLC薄膜的结构和相关的性能,介绍了类金刚石薄膜的研究背景和意义;综述了薄膜的制备方法和薄膜的应用. 第二章给出了本文中DLC薄膜的制备方法和工艺,利用DLC薄膜电阻率与工艺参数的间接关系,研究了磁控溅射制膜的工艺.随工作气压的增大薄膜电阻率先增大后减小,薄膜中sp~3杂化碳原子含量随工作气压的增大而先增后减;随着靶的溅射功率提高,薄膜电阻率也是先增后减,薄膜中sp~3杂化碳原子含量随着溅射功率增大而先增后减;基片直流负偏压的增加薄膜电阻率增大,薄膜的sp~3含量随着直流偏压增加而增大. 第三章利用Raman光谱,XPS研究了薄膜的结构,利用AFM,SEM研究了薄膜的形貌;分析得出薄膜含有相当量的sp~3杂化碳原子,射频DLC薄膜中sp~3含量高于直流DLC薄膜.研究不同直流溅射气压下制备的DLC薄膜的Raman谱发现薄膜中sp~3含量是随着工作气压的增大先增加后降低.形貌分析得出薄膜致密,平整,膜基结合紧,射频磁控溅射制备的DLC薄膜表面粗糙度低于直流磁控溅射制各的DLC薄膜,射频DLC薄膜质量优于直流DLC薄膜. 第四章在不锈钢和Si(100)基底上制备了Ti/TiN/DLC多层膜.XRD,Raman光谱研究表面薄膜中Ti/TiN过渡层按照Ti(211),TiN(200)取向择优生长,DLC层具有典型的类金刚石结构.SEM表明多层膜层与层之间的结合非常致密,过渡平滑.利用Jonsson和Hogmark理论公式从薄膜的显微硬度中分离出薄膜本征硬度,研究表明薄膜的硬度可达30GPa以上. 第五章介绍了CNx出现的背景,以及目前研究的进展.利用射频反应磁控溅射制备出CNx膜,通过Raman光谱分析表明薄膜是典型的类金刚石膜.XPS分析研究了薄膜的结构,分析发现薄膜中含有C=C/C—C键,C—N键,C=N键,N≡C键,C—O键.

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关键词：

类金刚石薄膜 磁控溅射 Raman光谱 XPS 电阻率 显微硬度

学位级别：

硕士

学位年度：

2007

DOI：

10.7666/d.y1053290

被引量：

3