【摘 要】
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类金刚石(DLC)薄膜具有高硬度、弹性模量、低摩擦系数和良好的化学稳定性等优点受到广泛关注,已经应用于多个机械、生物、电子和光学等多个领域。但由于制备技术限制,导致薄膜存在内应力高和韧性低等缺陷,制约其实用化发展。非金属元素的掺入可以明显改变DLC薄膜的结构、组成、表面形貌,提高其力学及摩擦磨损性能,因此受到国内外研究者的普遍关注。本文利用磁控溅射法制备了具有Si过渡层N掺杂、B掺杂以及N和B共掺
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类金刚石（DLC）薄膜具有高硬度、弹性模量、低摩擦系数和良好的化学稳定性等优点受到广泛关注,已经应用于多个机械、生物、电子和光学等多个领域。但由于制备技术限制,导致薄膜存在内应力高和韧性低等缺陷,制约其实用化发展。非金属元素的掺入可以明显改变DLC薄膜的结构、组成、表面形貌,提高其力学及摩擦磨损性能,因此受到国内外研究者的普遍关注。本文利用磁控溅射法制备了具有Si过渡层N掺杂、B掺杂以及N和B共掺杂的DLC复合薄膜,研究了其形貌、结构、摩擦学性能。其结果如下:（1）采用磁控溅射制备具有Si过渡层的N-DLC薄膜,CN键主要以C=N键形式存在,随着N2:Ar流量比的增加,薄膜N含量呈抛物线趋势逐渐增大,C=N含量逐渐降低,sp3碳杂化结构逐渐向sp2碳杂化结构转变,石墨成分增多,硬度逐渐降低,摩擦学性能得到改善,摩擦系数则从0.18降为0.10,磨损率最小为5.1×10-8mm3·N-1·m-1,与无掺杂DLC薄膜相比磨损率降低37%。（2）采用磁控溅射制备具有Si过渡层的B-DLC复合薄膜,随着射频功率的增大,表面的颗粒微凸起增多,表面变得粗糙不致密。B元素掺入会使薄膜sp2碳杂化结构向sp3碳杂化结构转变,在100 W制备的B-DLC复合薄膜的B含量最高,sp3碳杂化含量最高,硬度最大,摩擦系数最小为0.17。（3）基于前N、B掺杂DLC薄膜研究的基础上,制备了具有Si过渡层B-N-DLC复合薄膜,薄膜中B、C、N三元素也各自发生键合形成了C-B、C-N和B-N键。随着制备过程中N2:Ar流量比的增加,薄膜中的B和N含量也在不断增加,sp2碳杂化结构向sp3碳杂化结构转变,薄膜的硬度和弹性模量也随之降低。薄膜的摩擦系数受到表面粗糙度影响,在N2:Ar流量必比为1:3时制备的薄膜具有最低的摩擦系数（0.15）和粗糙度（RMS 1.9 nm）。
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