非晶碳膜主要由sp2、sp3杂化碳组成的非晶态和微晶态结构的含氢碳膜。非晶碳膜具有高硬度、抗耐磨、低摩擦系数、光学透光性及化学惰性等优异的性质,因而广泛应用于各种保护涂层、耐磨涂层、光学窗口、磁存储器件、场发射器件及太阳能电池等领域,一直是人们研究的热点。本论文以乙炔和氢气的混合气体为反应气源,采用微波等离子体化学气相沉积法在硅(111)衬底上制备非晶碳膜。主要研究了反应气体流量比、微波功率、沉积气压实验参数对非晶碳膜表面形貌、结构性能以及生长速率的影响。最后探讨了退火处理对非晶碳膜的热稳定性的关系。采用X射线衍射分析薄膜的晶向结构,拉曼散射研究薄膜的结构特征,扫描探针显微镜探测表面形貌及粗糙度,采用台阶仪测试薄膜厚度。研究结果表明:反应气体流量比对微波等离子体制备的非晶碳膜的性能影响较大。反应气体中的氢含量在制备非晶碳膜过程中起着重要的作用。适量的氢有利于薄膜的沉积,提高沉积速率;而过量的氢容易在薄膜表面生成碳氢聚合物,降低薄膜的沉积速率。通过控制反应气体流量比(H2/C2H2),实现了非晶碳膜类石墨型、类金刚石型、类聚合物型三种相的转变,即:随着反应气体流量比的增加,非晶碳膜由类石墨型向类金刚石型转变,最后转变为类聚合物型非晶碳膜。不同类型的非晶碳膜具有不同的sp3C含量、薄膜硬度、内应力和光学带隙,因此这一结果为工业应用提供有利的依据。随着微波功率的增加,等离子体的能量增大,反应气体的电离程度增加,等离子体的密度提高,导致沉积速率不断增加,从而出现大量的颗粒在表面沉积而聚集,因此表面表现出平整光滑而又致密均匀。当微波功率增加到一定程度时,薄膜表面由致密的小颗粒变为较大的颗粒团簇。而随着沉积气压增大,等离子体球的直径不断减小。单位时间、单位面积内所包含的粒子数增加,颗粒密度增大。这意味着单位时间内有更多的粒子在表面沉积,因此,表面变得致密,沉积速率不断上升。退火结果表明:非晶碳膜不同相在不同退火温度下的表面形貌变化都不大,且在退火过程中没有出现相与相之间的转变。表现出非晶碳膜的类石墨型、类金刚石型和类聚合物型三种不同相较好的热稳定性。