脉冲等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳基薄膜的研究

发布时间：2023-08-09 18:30

　　本文利用脉冲等离子体增强化学气相沉积方法(Pulse-PECVD)在不同基体上(硅片、316L不锈钢、YG8硬质合金)制备DLC薄膜,并增加了网笼化束缚结构,明显改善了等离子体结构、提高了薄膜的沉积效率。研究采用乙炔为前驱体、氩气为辅助气体,着重探究了工作压强、乙炔流量、工作电压对DLC薄膜微观结构和力学性能的影响;利用原子力显微镜(AFM)、可见激光拉曼光谱仪、纳米压痕仪、轮廓仪等对薄膜的表面形貌、结构、硬度、弹性模量、膜厚以及结合强度进行了相应表征与分析。研究结果表明:在半网笼束缚结构的条件下,薄膜的沉积速率随工作压强和乙炔气体流量的增大而逐渐增大。在乙炔气体流量为60SCCM,氩气流量为20SCCM,工作压强为2Pa时,在硬质合金和不锈钢基体上沉积的DLC薄膜的弹性模量、硬度较高,不锈钢基体上薄膜的硬度和模量分别为16.1GPa和152.8GPa,硬质合金基体上对应17.2GPa和170.6GPa,此时,薄膜具有典型DLC薄膜特征的拉曼峰,拉曼光谱中也体现出最小的ID/IG值,与其力学性能相吻合;薄膜的表面粗糙度、摩擦系数也较小,在不锈钢基体和硬质合金基体上制备的DLC薄膜的摩擦...

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 DLC薄膜的概述
    1.2 DLC薄膜的结构特点
    1.3 DLC薄膜的性能与应用
        1.3.1 机械性能及应用
        1.3.2 电学性能及应用
        1.3.3 光学性能及应用
        1.3.4 生物医学特性及应用
    1.4 DLC薄膜的沉积机理
    1.5 DLC薄膜的制备方法
        1.5.1 物理气相沉积技术
        1.5.2 化学气相沉积技术
    1.6 本课题的研究内容及意义
        1.6.1 本课题的研究内容
        1.6.2 本课题的研究意义
2.实验方案及分析方法
    2.1 实验方案
        2.1.1 实验设备介绍
        2.1.2 实验材料
        2.1.3 DLC薄膜的制备过程
    2.2 DLC薄膜的分析方法
        2.2.1 DLC薄膜的表面形貌分析
        2.2.2 DLC薄膜的结构和成份分析
        2.2.3 DLC薄膜的性能分析
3.探索实验
    3.1 沉积参数
    3.2 实验结果和分析
        3.2.1 沉积速率分析
        3.2.2 机械性能分析
    3.3 本章小结
4.工作压强对DLC薄膜结构与性能的影响
    4.1 沉积参数
    4.2 实验结果和分析
        4.2.1 沉积速率分析
        4.2.2 形貌分析
        4.2.3 结构分析
        4.2.4 机械性能分析
        4.2.5 摩擦性能分析
    4.3 本章小结
5.前驱体乙炔气体流量对DLC薄膜结构与性能的影响
    5.1 沉积参数
    5.2 实验结果和分析
        5.2.1 沉积速率分析
        5.2.2 形貌分析
        5.2.3 结构分析
        5.2.4 机械性能分析
        5.2.5 摩擦性能分析
    5.3 本章小结
6.工作电压对DLC薄膜结构与性能的影响
    6.1 沉积参数
    6.2 实验结果和分析
        6.2.1 沉积速率分析
        6.2.2 形貌分析
        6.2.3 结构分析
        6.2.4 机械性能分析
        6.2.5 摩擦性能分析
    6.3 本章小节
结论与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3840739