RF-PECVD法制备掺硅类金刚石膜工艺及其性能的研究

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本文利用射频等离子体增强化学气相沉积法制备了含硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,选用C4H10和H2为源气体,聚二甲基硅氧烷作为掺杂源,载玻片、单晶硅片以及不锈钢片为基底。研究了不同工艺参数对Si-DLC薄膜的结构、表面形貌、nzha复合硬度以及疏水性能的影响。   通过Raman光谱和FTIR光谱表征了薄膜的键结构;SEM和光学显微镜研究了薄膜的表面形貌;使用HX-1000TM/LCD型显微硬度计测量了薄膜的复合硬度;通过接触角测定仪研究了薄膜的疏水性能。   利用拉曼光谱和红外吸收光谱分析了含硅类金刚石薄膜的结构,表明沉积的薄膜为非晶结构,而且完全符合DLC膜的典型特征。试验研究表明,随着功率密度的升高,D峰和G峰向高波数方向移动,同时两个拉曼峰的半宽峰也增大,薄膜中sp2键和sp3键含量降低;随着极板间距的增加,D峰和G峰向低频率方向移动,沉积薄膜中sp2和sp3含量增加,并且sp3键相对含量增加;随着氢气流量的增加,D峰和G峰的面积积分强度比变小,薄膜中sp3键含量增加;碳硅混合气体流量的增加则使ID/IG比值先减小后增大。Si的掺杂改善了薄膜的内应力,以及增加了sp3含量,同时降低了薄膜的复合硬度,含硅薄膜的最大复合硬度为928HV0.01,无掺杂Si的DLC薄膜的复合硬度为1190HV0.01。镀Si-DLC膜后的不锈钢基体表面表现出中度疏水,其最大接触角为84.7°,最小接触角为71.2°,均高于不锈钢表面的62.6°以及镀DLC膜的70.3°。
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