rf-PECVD法在CR-39上沉积类金刚石碳膜的性能研究

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本课题采用射频等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),以甲烷气体为主要碳源,氩气为稀释气体,同时混入不同比例的氢气,在树脂镜片(CR-39)上沉积类金刚石碳膜(DLC)。利用激光拉曼光谱、傅立叶红外光谱仪、紫外-可见光分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、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、价键结合和以树脂材料为基片沉积类金刚石碳膜的光学性能进行了详细的研究。 研究结果表明:用射频等离子体增强化学气相沉积方法,在常温条件下可以在CR-39树脂材料上沉积厚度为纳米级的类金刚石碳膜。从类金刚石碳膜的SEM图可看出,在树脂基片上沉积的类金刚石碳膜,膜层致密光滑、没有针孔。通过UV-VIS分光光度计对所沉积的碳氢膜的透过率分析发现,类金刚石碳膜作为树脂镜片的加硬膜(第一层膜)应用可以提高树脂材料的可见和红外光的透过率,作为最外层使用的抗磨损膜来说,类金刚石碳膜的透过率会因为与已有减反射膜折射率的不匹配而降低。此外,DLC膜的透过率随着甲烷在甲烷和氢气的混和气中所占的比例的降低而提高。在甲烷与氢气比为1:3时达到最佳。在其他参数不变时DLC膜的透过率随入射能的提高而提高,在入射能为150W时达到本实验的最佳参数。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;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。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,说明膜基结合较好。
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