磁控溅射Al靶功率对类金刚石薄膜结构和摩擦学性能的影响

摘要：

本文采用中频磁控溅射金属Al靶,以CH4为反应气体,通过调整Al靶溅射功率,在p(100)单晶硅片和不锈钢基底上成功制备出不同Al含量的Al/a-C∶H纳米复合薄膜.并利用HR-TEM、XPS、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等手段分析和研究了Al/a-C∶H薄膜的结构、机械及摩擦学性能.结果表明:金属Al以纳米晶颗粒形式镶嵌在非晶碳网络中,使得所制备Al/a-C∶H薄膜呈现出典型的纳米晶/非晶复合结构;同时,Al掺杂促进了薄膜中sp2杂化碳形成,且有效地释放残余内应力.Al靶溅射功率为800W时所制备的Al/a-C∶H薄膜具有结构致密、内应力低、硬度高的特性;在大气环境中,该薄膜与Si3N4陶瓷球干摩擦时显示出优越的摩擦学性能,其摩擦系数约为0.055,磨损率约为2.9×10-16m3/(N·m).

关键词：磁控溅射、Al/a-C∶H、纳米复合薄膜、摩擦学性能

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分类号：TH117.3

资助基金：国家高技术研究发展计划863项目2009AA03Z105;国家自然科学基金50905178

在线出版日期：2011-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：304-310