本文是利用强磁场螺旋波等离子体放电装置(High Magnetic field Helicon Experiment-HMHX)在硅衬底表面快速沉积碳纳米材料(Diamond Like Carbon,DLC)。研究磁场强度和基片偏压对碳纳米材料(DLC)结构、表面形态、化学和力学性能的变化规律。目前,对利用螺旋波等离子体制备碳纳米材料的研究还较少,由于不同磁场和偏压下制备的DLC薄膜在结构上表现出较大的差异,结构的差异又会引起性能上的变化,因此本课题的研究内容具有较强的创新性和前沿性。采用朗缪尔探针(Langmuir probe)对等离子体进行诊断分析。结果显示等离子体密度随着磁场强度的增强先增加后降低,在2100Gs处达到峰值(约为2.2×1019m3)。薄膜生长速率的变化趋势与等离子体密度变化趋势一致。外加磁场强度增强导致电子拉莫尔半径变小,平均自由程降低,碰撞频率增大,促进能量在电子之间的有效传递。当磁场强度增加到一定程度时,可能由于射频功率耦合效率降低导致等离子体密度下降。利用发射光谱(OES)对螺旋波等离子体进行诊断分析,主要研究活性基团对薄膜生长过程的影响。CH自由基团的增加可以促进DLC薄膜的生长,而C2自由基的增加与DLC薄膜中金刚石相比例的增大有关。通过拉曼(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的物理结构和元素组份进行了测量分析。结果显示,薄膜中大部分C元素以sp2和sp 3形式存在。随着磁场强度的增强,薄膜中sp3形式的C含量也在逐渐增多,导致C-C键角的无序度增大;当负偏压增大时,薄膜中sp3形式的C含量逐渐减少。通过原子力显微镜(AFM)测量了 DLC薄膜的粗糙度,研究了薄膜的摩擦性能,通过计算得到摩擦系数。随着磁场强度的增大,DLC薄膜的粗糙度与摩擦系数呈现出先增大后减小的趋势;而随着负偏压的增强,DLC薄膜的粗糙度与摩擦系数呈现先减小后增大的趋势。通过对水接触角的测量,发现随着磁场强度的增大,水接触角呈现先减小后增大的趋势;而随着负偏压的增强,水接触角呈现先增大后减小的趋势。