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类金刚石碳(DLC)膜,具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、高热导率、高红外透过率、高化学稳定性等一系列与金刚石膜相似的优异性能。与金刚石膜相比,其具有沉积温度低、沉积面积大、膜面平整光滑、成本低等优点,是一种优良的红外增透保护材料。本文研究了射频磁控溅射法制备无氢和含氢DLC膜的主要工艺参数对薄膜沉积速率的影响,并对两种不同工艺下制备的薄膜性能进行了分析比较。主要研究结果如下: 利用OPFCAD软件在Si衬底和ZnS衬底上设计了单面、双面镀单层DLC膜的增透膜系,并对所设计的膜系进行了结构偏差分析。膜系设计结果表明,Si衬底上镀DLC膜后可以很好的实现3~5μm波段的红外增透。DLC/GaP(厚层)增透保护膜系在长波红外波段对ZnS衬底能起到较好的增透作用。 在射频磁控溅射设备上进行了制备无氢和含氢DLC膜的工艺试验,系统地研究了射频功率、溅射气压、气体流量以及衬底温度对薄膜沉积速率的影响规律。结果表明,对于无氢DLC膜,沉积速率随射频功率的增大而增大,随溅射气压的增大先增大后减小,衬底温度对沉积速率的影响不大。而在制备含氢DLC膜过程中发现,沉积速率随射频功率、溅射气压、CH4气体流量的增大而增大,随着衬底温度的升高呈现先增大后减小的趋势。 对所制备的DLC膜进行了AFM、XRD、Raman分析。结果表明,随着功率的增大,两种薄膜的粗糙度均有所增大,含氢DLC膜的粗糙度整体要比无氢DLC膜的低。DLC膜由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成。所制备的两种DLC膜均呈非晶态。 使用FITR光谱仪分析了Si衬底上镀DLC膜的红外透过性能。在3~5μm波段,两种膜都有着很好的增透效果,峰值透过率达97%以上。在ZnS衬底上成功制备出DLC/GaP(厚层)膜系,在长波红外波段对ZnS具有较好的红外增透效果,峰值处可增透10%以上。