飞秒脉冲激光沉积大面积类金刚石薄膜均匀性研究

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类金刚石(Diamond-Like Carbon, DLC)薄膜具有一系列可与金刚石相媲美的优越性能:高硬度、低摩擦系数、宽带隙、良好的场发射性、高光学透过率、化学性能稳定等等。尤其是与金刚石薄膜相比,类金刚石薄膜还具有表面光洁度高、沉积工艺简单以及可在室温和多种衬底材料上大面积沉积等优点。因此在光学、声学、电子学、机械等方面具有极为广泛的应用前景。在各种制备薄膜技术中,脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition,PLD)技术由于其操作方便、沉积效果好以及可以在多种基片上制备等优势而得到重视。飞秒激光由于脉冲时间短、峰值功率高、重复频率高,因而可以高效地制备DLC薄膜和各种薄膜材料,是目前脉冲激光沉积发展的重要方向之一。但是由于激光产生的等离子体羽的区域很小,很难制备大面积的薄膜,成为激光沉积的限制条件之一。本论文主要针对飞秒脉冲激光沉积大面积DLC薄膜开展研究,采用旁轴沉积模式(即使基片的边缘与激光作用处法线对齐,使溅射出的等离子体羽外延线对准基片的中心)修正同轴沉积模式。通过优化沉积时间以及靶材与基片之间的距离,在直径50mm的K9玻璃和石英上制备了大面积DLC薄膜,结果表明旁轴沉积模式制备的薄膜的均匀性明显提高。对两种沉积模式下的薄膜进行了均匀性分析比较,探讨了旁轴沉积模式制备大面积均匀薄膜的可行性。同时,本论文还定性计算了两种沉积模式下的薄膜厚度分布,并比较分析不同制备条件下的薄膜厚度分布,对于今后开展脉冲激光沉积大面积薄膜材料研究具有一定的参考意义。
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