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中频磁控溅射制备类金刚石薄膜的功率因素研究邬苏东,彭志坚,陈新春,杨义勇,王成彪,付志强实验2下薄膜具有较低的蠫比:所得薄膜表面平整,粗糙度值在~(DLC)低摩擦系数、高化学惰性以及良好光学透过性和生物相容性等特点,自问世以来一直受到各国重视,在电[11很多方法,包括化学气相沉积】、过滤真空弧(FCVC)13l(PIIID)4[51[6DLC积大、过程易于控制以及沉积速率较高等特点,可用于工业生产中。而随后发展起来的中频非平衡磁控溅射技术在此基础上,克服了基片附近离子密度小的缺点,它通过中频脉冲放电,大大改善了等离子体特性,使达到[61外,在溅射出的原子和粒子沉积在基片表面形成薄膜的同时,等离子体以一定能量和密度轰击基片,起到辅助沉积作用,极大地改善了膜层致密度和膜基结合力,实用性更强。本研究使用该技术在硅片和高速钢基体上沉积类金刚石薄膜,系统研究了其关键因素靶DLC实验设备为北京固尔科技有限公司生产的中频磁控溅射镀膜机。该系统为孪生靶中(.%鸵欢訲纯度为.。实验步骤为:(100)10用去离子水分两次超声清洗各后吹干,装入镀膜机,高速钢经镜面抛光后直接在丙酮浴中超声清洗后吹干装入镀膜机;待真空室抽至本底真空甇×·后先用氩气%体积)20分压下清洗基片,再沉积薄膜。为增加基体与薄膜之间的粘结力,在基体表面先沉积一层ArO4Pa150100V偏压占空比为%;石墨靶恒功率设置,功率变化为,工件在镀膜过程中随工件架旋转。MicroXAM3DRamanRM2000(5145am5MTS型纳米硬度仪测定(50nm)WS97(25Nmin2mmmin(Si3N4049K旋转半径DLC馄资潜碚鱀薄膜键结构的较好方法。纯金刚石在cmJ1580稀有金属材料与工程泄刂蚀笱В本SP0806AS(100)刚石薄膜。研究表明,在功率为之100,--200膜作为过渡层条件下,薄膜纳米硬度和弹性模量随功率增加呈先增7槐∧さ哪Σ料凳闲。骄Σ料凳尚∮.;在g。确定中频磁控溅射镀膜机沉积类金刚石薄膜的最佳功率范围是Aminmin竦腡疌过渡层。主要工艺参数为:um)N)MST3000基金项目:科技部重大国际合作项目资助作者简介:邬苏东。男,年生,硕士生,中国地质大学工程技术学院,北京;通讯作者:彭志坚,博士,教授,电话:,:划痕实验临界载荷随功率增加先增大后减小,最大可大于。关键词:中频磁控溅射:类金刚石薄膜;摩擦磨损性能中图法分类号:;文章编号:...痬,mm)收稿日期:..V0138Suppl2
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一一~~一一㈣一㈣一一~}46~墨2sp3处出现单峰。通常,光谱为中心位置cm(D)1580cm(G)试验所得样品馄兹缤所示。经高斯拟合,发现它们的两峰中心位置均大致在和GDLCRamanIoIo2重小后增大,功率为kW5FerriRobertson7序化过程可分为鼋锥危从石墨到纳米晶石墨:幽擅拙ǖ絪aCsp3aCsp2起逦恢煤虸值减小。从图芍#穝键含馒随功率增加先增加后减小,原因可能是随着靶功率增加,离子能量增加,促使薄膜内部压应力增加,sp3增加,沉积薄膜热量增加,导致其石墨化转变。表面形貌和厚度DLC薄膜具有光滑的表面,功率变化对表面粗糙度尺口影之间。随着功率增加,离子密度和能量增加,导致所得薄膜厚度增大。3l硬度和弹性模量薄膜的硬度