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本课题采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD),以甲烷气体为主要碳源,氩气为稀释气体,同时混入氢气作为反应气体,在树脂镜片(PMMA)上沉积类金刚石碳膜(DLC)。利用激光拉曼光谱、紫外拉曼、x光电子能谱、紫外一可见光分光光度计、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和冷冻试验对沉积的类金刚石碳膜的表面结构、价键结合以及光学性能进行了详细的研究,研究了参量如自偏压对薄膜性能的影响。
研究结果表明:用射频等离子体增强化学气相沉积方法,在常温条件下通过制备过渡层在PMMA树脂材料上可以沉积厚度为纳米级的类金刚石碳膜。UV—Raman光谱表明薄膜具有典型的类金刚石特征;XPS光谱也证明了薄膜中存在一定量的sp<3>键。通过XPS光谱分析,还发现在所沉积的薄膜中还存在少量的N、O和Si。
通过摩擦磨损实验发现,沉积有DLC膜的树脂镜片的抗磨损性能有明显提高;测定了不同过渡层的自偏压(入射功率)下薄膜的磨擦磨损性能,发现平均摩擦系数先升高,而后降到最低,与基底相比,磨损量减少了一个数量级,表面粗糙度略有增大,但抗磨损性能提高。利用纳米压痕仪测定DLC膜的硬度,发现:沉积后,树脂镜片的硬度也有很大提高。
通过UV-VIS分光光度计对所沉积的类金刚石膜的透过率分析发现,类金刚石碳膜具有良好的可见与红外光的透过率,但是与基片相比,镀膜后的透射率有所下降,这可能与过渡层及基片的折射率匹配不同而导致。此外,DLC膜的透过率随着自偏压的升高而提高。在经过冷冻、盐水浸泡后,树脂镜片上的DLC膜没有脱落,性能变化不大,说明所沉积薄膜与基底的结合较好。