氢气流量对类金刚石薄膜结构与性能的影响

摘要：

采用直流／射频耦合反应磁控溅射法在Si（100）衬底上成功制备出类金刚石（DLC）薄膜。利用表面轮廓仪、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪表征所制备薄膜在不同氢气流量下的沉积速率和化学结构，讨论了氢气流量对薄膜沉积速率和化学结构的影响；利用纳米压痕技术及曲率弯曲法表征薄膜的力学性能；利用扫描电镜和原子力显微镜表征薄膜的表面形貌与粗糙度。研究表明：随着氢气流量的增加，所制备薄膜的沉积速率逐渐减小，而薄膜中 sp3键的含量逐渐增大。当氢气流量为25 mL／min时，薄膜中sp3键的含量为36.3％，薄膜的硬度和体弹性模量分别达到最大值17.5 GPa和137 GPa。同时，所制备薄膜的内应力均低于0.5 GPa ，有望成功制备出低内应力的高质量DLC厚膜。随着氢气流量的增加，DLC薄膜的表面变得更致密光滑，且表面均方根粗糙度由5.40 nm降为1.46 nm。

关键词：反应磁控溅射、类金刚石薄膜、氢气流量、X射线光电子能谱、厚膜

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分类号：TB43(工业通用技术与设备)

资助基金：等离子体物理重点实验室基金资助项目9140C680401140C68290

在线出版日期：2016-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1664-1672