硅掺杂类金刚石薄膜表面性能研究

2010-03-30 刘翊 江苏大学微纳米科学技术研究中心

  论文便用氧原子力电子显微镜调查了硅添加类金刚石膜和珍珠棉的面上形貌及有粗糙,度,还阐述了膜和珍珠棉面上的润湿性力和宏观磨蹭磁学能力。工作反映,迅速底材负偏压的增长, 膜和珍珠棉的面上有粗糙,度值迅速降低了大约;磨蹭力和在加上承载成规则化干系,且润湿性力是细微承载下不良影响气体向下磨蹭力的大部分原则,并选用佳拟合曲线直线行驶的斜率研究方法出供试品的磨蹭常数的长宽比。

  研究发现,巨大的内应力及较差的结合力是类金刚石碳膜的两大缺陷,很大程度上制约了其发展[1] 。实验证明,元素掺杂类金刚石薄膜可以从多方面改善类金刚石薄膜的特性, 如增强薄膜的韧性、提高薄膜的负荷承载力、改善摩擦学特性等[2~5]  ,特别是在降低内应力、提高薄膜与基体结合强度方面有极明显的效果[6] 。目前用于掺杂的主要元素有Si、B、N、Cr、Ti、Ag、Cu 等[7],特别是向DLC 膜中添加硅元素,可以使薄膜中的sp3 碳结构更稳定、对环境相对湿度的依赖程度减弱、减小内应力、增强薄膜和金属基体的结合力、提高薄膜的热稳定性和光学带隙[8~9]

  下面笔者用微波通信- ECR 等阳阴阳离子体增強催化气相色谱仪的堆积和等阳阴阳离子体增強非平横磁控溅射三种加工过程搜集实施的步骤提纯了硅掺入类金刚石保护膜,并对其进行了原子结构力显微镜观察(AFM)对类金刚石保护膜的的表面耐磨性实施了论述和科研。 1、进行实验方面 1.1、塑料薄膜准备

  利用双放电腔微波- ECR 等离子体增强化学沉积和两种工艺同步进行的方法。分别以CH4+Ar 混合气体为反应气体,以高纯硅靶做为掺硅硅源,通过调整硅靶的溅射偏压,改变硅的掺杂量,在Si(100)基体上制备出了硅掺杂类金刚石碳膜。微波功率为850 W,沉积时间均为60 min。溅射偏压分别为250 V、300 V、350 V、400 V 和450 V。制备了5种不同厚度的硅掺杂DLC 薄膜试样,编号分别为样品1、样品2、样品3、样品4 和样品5, 厚度依次为200、250、350、400、500 nm。

1.2、实验设计最简单的方法   采取氧原子力电子显微镜观察动物功能图片观察动物制法的硅添加DLC 保护膜形貌。能够 磨擦力力电子显微镜观察动物(FFM)功能图片,对土样的nm磨擦力性去了研发。其工作原理是能够 内的4 象限光强查重器时判断针尖微悬臂的屈曲(+压力走势)和位移(磨擦力力走势)。能够 相关联的改换函数能够时将屈曲走势和位移走势被转化加入相关联的再加剪力和磨擦力力的数值。鉴于探头位移优质的配置指数公式检定麻烦, 科学试验设计中精确测量的磨擦力力值用电户压走势值表达出来, 不反应定性处理的就说明。科学试验前提为:大气磅礴平均温度为15℃;空气的对于干湿度(RH)为40%;AFM 球头探头,悬梁臂运作为:T =2 μm(机的薄厚),W=50 μm(横向),L=450 μm(长宽),F.C.=0.2 N/m(弯曲刚度指数公式),R.F.=13 KHz(回复率),探头球头表面积为900 nm。 3、假设   本篇文章利用扫锚测试探针高倍显微镜了解了DLC 透明膜的界面形貌、界面附着力和界面滑动振动的性能范围内的联系, 并对滑动振动力表现的具体方法通过了浅谈, 得以的总结如下图所示:   (1) 近年来基低负偏压的增大, bopp复合膜的漆层不光滑度值正渐渐减小或增大,溅射偏压为400V 以內时,沉积状所得税率到的bopp复合膜,漆层形貌非常好,且bopp复合膜漆层吸附力力值小。   (2) 低承载能力的意义下,微观世界撞击力而非像经济撞击同样重要由法向承载能力产生, 而吸附力是细小承载能力下关系物质拖拽撞击力的重要缘由。并适用最合适的拟合曲线蹭蹭蹭蹭的斜率研究方法出打样定制的撞击因子的规格。 参考价值专著

  [1] Heon Woong Choi, Reinhold H. Dauskardt, Seung- Cheol Lee et al. Characteristic of silver doped DLC films on surfaceproperties and protein adsorption [J]. Diamond & Related Materials, 2008,17: 252- 257.
  [2] 陈曦, 丁建宁, 李长生, 等. 基于LFM 的类金刚石膜纳米摩擦现象研究[J]. 真空, 2004,41(1):30- 35.
  [3] Fung M K, Chan W C,Lai K H,Bello I,Lee C S,Wong N B, Lee S T. [J]. Journal of Non- Crystalline Solids.1999, (254) : 167- 168.
  [4] 董骐, 范毓殿. 非平衡磁控溅射及其应用[J]. 真空科学与技术, 1996, 16(1): 51- 57.
  [5] Roger, Jagdish, Narayan. Laser processing of diamond-like carbon-metal composites [J]. Applied Surface Science , 2005 , 245(1- 4): 420- 430.
  [6] 聂朝胤, 张碧云, 谢红梅. 非平衡磁控溅射掺Ti 类金刚石薄膜的结构分析[J]. 金属学报,2007,43 (11):1207- 1210.
  [7] Moura C W, Silva E, Branco J R T, et al .Characterization of magnetron Co2sputtered W-dopedC-based films [J ]. Thin Solid Films, 2006, 515 (3):1063- 1068.
  [8] Roger, Jagdish,Narayan. Laser processing of diamond- like carbon- metal composites [J ]. Applied Surface Science,2005,245(1- 4):420- 430.
  [9] Oleverra M A S,Vieira A K.Massi M. Electro- chemicalbehavior of the Ti- 6Al- 4V alloy coated with aC:H films[J].Diamond and Related Materials 2003,12(12):2136- 2146.
  [10] 温诗铸. 纳米摩擦学[M]. 北京: 清华大学出版社,1998 .