【摘 要】
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类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜是一类亚稳态非晶碳膜,具有高硬度、低摩擦系数以及高化学惰性等优异性能,广泛应用于机械、电子、光学和摩擦领域以及生物医学领域[1].常见的制备DLC薄膜的物理气相沉积方法(PVD)有离子束沉积、真空蒸镀、磁控溅射和离子镀等[1].其中高功率脉冲磁控溅射技术(High Power Pulsed magnetron Sputtering,HP
【机 构】
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西南交通大学 材料表面工程研究所,四川成都 610031
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
论文部分内容阅读
类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜是一类亚稳态非晶碳膜,具有高硬度、低摩擦系数以及高化学惰性等优异性能,广泛应用于机械、电子、光学和摩擦领域以及生物医学领域[1].常见的制备DLC薄膜的物理气相沉积方法(PVD)有离子束沉积、真空蒸镀、磁控溅射和离子镀等[1].其中高功率脉冲磁控溅射技术(High Power Pulsed magnetron Sputtering,HPPMS)由于具有离化率高、离子能量高、沉积温度低等特点[2],制备的薄膜均匀、致密、表面光滑.Ar气流量对DLC薄膜结构和力学性能有重要的影响,本文采用HPPMS技术,溅射靶为99.99％的石墨靶,乙炔气体作为反应气体,通过调节Ar气流量,分别在CoCrMo合金和Si基体上成功制备了DLC薄膜.利用原子发射光谱研究了DLC薄膜沉积过程中的等离子体组分,利用台阶仪、超显微硬度计和原子力显微镜(AFM)等评价方法分别对薄膜的沉积速率、力学性能和表面形貌进行了检测分析.研究结果表明,随着Ar气流量的增加,薄膜沉积速率和表面粗糙度降低.这是由于随着Ar气流量增加,等离子体组分中Ar+离子含量增加,对薄膜的轰击作用增强,薄膜表面不稳定相被刻蚀,薄膜沉积速率由14.5nm/s降低到11nm/s,随着薄膜不稳定相的刻蚀,薄膜致密性提高,其表面粗糙度Rq从2.32nm降低到1.75nm.由于较强的Ar+离子轰击作用导致薄膜应力以及硬度增加,因此当Ar气流量较高时制备薄膜的结构和力学性能较好.
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