直流/射频耦合磁控溅射类金刚石薄膜的制备与性能研究

发布时间：2022-11-05 06:48

　　类金刚石薄膜（DLC）是一种非晶结构的薄膜材料,在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验研究中,DLC薄膜因其具有良好的热稳定性能和光学透过性,高的力学强度、高的质量密度和结构致密无微结构缺陷等优良特性通常被选作为聚变点火靶丸的重要烧蚀层材料。随着国内ICF研究的不断深入,目前需要制备出大厚度且质量密度高,表面粗糙度较低和力学性能好的DLC薄膜。因此,开展大厚度且质量密度高,表面粗糙度较低和力学性能好的DLC薄膜及微球成了我们研究的重点。本文采用直流/射频耦合（反应）磁控溅射法制备DLC薄膜,并对其结构和性能进行了研究。研究并分析了沉积工艺参数对DLC薄膜沉积速率的影响规律,同时利用傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）及X射线光电子能谱（XPS）对不同沉积参数下制备的DLC薄膜内部组分和结构进行了分析和讨论,探讨了沉积参数对DLC薄膜内部组分和结构的变化规律。采用连续刚度法（CSM）纳米压痕技术（Nanoindentation）对不同沉积参数下制备的DLC涂层的硬度和模量进行了表征。利用场发射扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对制备的DLC薄膜及Si/DLC... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 DLC薄膜
        1.1.1 DLC薄膜的结构
        1.1.2 DLC薄膜的研究进展
    1.2 DLC薄膜的性能与应用
        1.2.1 DLC薄膜的力学性能及应用
        1.2.2 DLC薄膜的光学性能及应用
        1.2.3 DLC薄膜的其他性能及应用
    1.3 DLC薄膜常用的制备方法
        1.3.1 物理气相沉积法
        1.3.2 化学气相沉积法
    1.4 DLC薄膜目前存在的主要问题
    1.5 本课题的研究背景及意义
    1.6 本课题的研究内容
2 DLC薄膜的制备及表征方法
    2.1 引言
    2.2 DLC薄膜的制备方法及条件
        2.2.1 磁控溅射镀膜的基本原理
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 基底清洗
        2.2.4 样品的制备操作过程
    2.3 DLC薄膜样品的表征手段
        2.3.1 薄膜厚度的测量
        2.3.2 白光干涉仪测试
        2.3.3 原子力显微镜(AFM)测试
        2.3.4 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)
        2.3.5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.3.6 激光Raman光谱
        2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.8 纳米压痕
        2.3.9 应力测试仪
        2.3.10 X射线小角反射(XRR)
3 工作气压对DLC薄膜结构与性能的影响
    3.1 DLC薄膜工作气压系列样品的制备
    3.2 DLC薄膜工作气压系列样品的测试
    3.3 工作气压对DLC薄膜结构与性能的影响
        3.3.1 DLC薄膜沉积速率分析
        3.3.2 DLC薄膜结构分析
        3.3.3 DLC薄膜力学性能的分析
        3.3.4 DLC薄膜表面形貌特征分析
    3.4 本章小结
4 氢气流量对DLC薄膜结构与性能的影响
    4.1 DLC薄膜氢气流量系列样品的制备
    4.2 DLC薄膜氢气流量系列样品的测试
    4.3 氢气流量对DLC薄膜结构与性能的影响
        4.3.1 氢气流量对DLC薄膜沉积速率的影响
        4.3.2 氢气流量对DLC薄膜结构的影响
        4.3.3 氢气流量对DLC薄膜力学性能的影响
        4.3.4 氢气流量对DLC薄膜表面形貌的影响
    4.4 本章小结
5 直流电压对DLC薄膜结构与性能的影响
    5.1 DLC薄膜直流电压系列样品的制备
    5.2 DLC薄膜直流电压系列样品的测试
    5.3 直流电压对DLC薄膜结构与性能的影响
        5.3.1 直流电压对DLC薄膜沉积速率的影响
        5.3.2 直流电压对DLC薄膜微观结构的影响
        5.3.3 直流电压对DLC薄膜质量密度的影响
        5.3.4 直流电压对DLC薄膜力学性能的影响
        5.3.5 直流电压对DLC薄膜表面形貌的影响
    5.4 本章小结
6 微球表面沉积DLC薄膜工艺初探
    6.1 引言
    6.2 微球表面涂覆DLC薄膜装置
    6.3 微球表面DLC薄膜的形貌及厚度
    6.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3702108