论文部分内容阅读
类金刚石薄膜作为一种碳材料具有优异的综合性能。它结合了金刚石薄膜和石墨的优点,具有高硬度、低电阻率、较高的可见光透过率及良好的耐磨性能,其应用范围遍及机械、电学、光学及医学等诸多领域。调整类金刚石薄膜的制备工艺使其具有更高的可见光透过率及良好的的综合性能对其应用意义重大。本论文采用磁控溅射法以石墨为靶材在玻璃衬底上沉积了类金刚石（DLC）薄膜并研究制备工艺参数对DLC薄膜光学透过率的影响。研究结果表明:采用磁控溅射法以石墨为靶材在玻璃衬底上沉积的类金刚石（DLC）薄膜均为非晶结构。在一定范围内,石墨靶溅射功率的增大及沉积时间的延长均使得DLC薄膜的可见光透过率降低。为了进一步研究氮气流量对磁控溅射法制备类金刚石薄膜结构及性能的影响,通入氮气制备掺氮类金刚石薄膜,用原子力显微镜表征了不同氮气流量条件下生长薄膜的形貌,用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和分光光度计分析了样品的微结构、元素的价态和透光性能。结果表明:通入2 sccm氮气时,DLC薄膜的光学透过率大大提高,此时DLC薄膜内的氮元素含量为5.88%、sp3键百分比为64.65%、ID/IG值为1.81;掺氮DLC薄膜在可见光范围内光学透过率达到96%。随着氮气流量继续增加,DLC薄膜光学透过率整体呈现下降的趋势。退火2小时后不掺氮DLC薄膜光学透过率呈小幅度下降,而掺氮DLC薄膜其光学透过率几乎没有变化。引入银层制备具有高可见光透过率及低近红外透射率的DLC/Ag/DLC复合薄膜,在磁控溅射法制备DLC/Ag/DLC复合薄膜的过程中改变薄膜的生长条件,包括内层DLC、银层、外层DLC的溅射功率,各层薄膜的沉积时间及沉积过程中通入的氮气流量,研究其对薄膜透光性能的影响,结果表明:DLC薄膜具有优异的光学性能,内层DLC溅射功率60 W,沉积时间600 s,气体流量为N2 2 sccm、Ar 18 sccm;银层溅射功率30 W,沉积时间70 s,气体流量为Ar 20 sccm;外层DLC溅射功率60 W,沉积时间150 s,气体流量为N2 2 sccm、Ar 18 sccm时制得DLC/Ag/DLC复合薄膜在可见光范围内达到71.9%（550 nm）的高可见光透过率,39%（1100 nm）的近红外透过率,并具有良好的电学性能。使用FDTD软件模拟不同厚度的DLC/Ag/DLC复合薄膜的光学透过率,模拟结果与实验测试结果呈现相同的变化趋势。