文档介绍：第卷第期强激光与粒子束.,.
年月.,
文章编号: ———
射频功率对类金刚石薄膜性能的影响
陈林林, 张殷华, 黄伟
.中国科学院光电技术研究所,成都; .中国科学院大学,北京
摘要: 在不同射频功率条件下,实验研究了射频等离子体化学气相沉积类金刚石薄膜的金刚石相分
数、光学常数和硬度。利用光谱仪、椭圆偏振仪、数字式显微硬度计分别测试了不同条件下单层类金刚
石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。实验表明,随着功率的增加,金刚石相的相对分数减少,薄膜的折射
率先减小再增加然后减小,射频功率大于时,沉积速率急剧增大。而薄膜的硬度先增加后减小,在射频
功率为处获得最大值。
关键词: 射频功率; 射频等离子体化学气相沉积; 类金刚石薄膜; 光谱
中图分类号: 文献标志码: :./.
类金刚石址一种非晶碳膜,有许多类似于金刚石的优良性能,如高硬度,红外波段透明、耐磨性
高、摩擦系数低和折射率为.~ .等,与金刚石薄膜相比,类金刚石薄膜的性价比更高、沉积温度低、面
积大、膜面平整光滑。作为新型功能薄膜材料,在机械耐磨涂层、红外窗口、微电子机械系统及半导体领域都有
着巨大的应用前景,受到了许多研究人员的关注。类金刚石薄膜的制备方法主要分为物理气相沉积和
化学气相沉积两大类。射频等离子体技术设备简单,造价低,操作方便,低压下沉积的薄膜厚度
均匀,沉积温度低,生产效率高,沉积速率高,是目前实验室常用的类金刚石薄膜制备方法’,而射频功率是
该技术的一个重要工艺参数,李红轩等人以和为气源利用直流一射频等离子体增强化学气相沉积技术,
研究了射频功率对类金刚石薄膜结构和性能的影响;齐海成等人利用射频等离子体化学气相沉积技术以
和为反应气体在硅上制备了类金刚石薄膜,研究了射频功率对类金刚石薄膜性能的影响。本文
采用射频等离子体化学气相沉积技术以正丁烷。和氩气为反应气体,在基底上制备类金刚石薄
膜,利用光谱仪、傅里叶红外透射光谱仪、椭圆偏振仪和一数字显微硬度计等测试设备,研
究射频功率对类金刚石薄膜性能的影响。
实验条件
类金刚石薄膜是采用——一型镀膜机制备。原料气体为。和,薄膜沉积在基
片上,基片尺寸为×。依次用纯度为分析级的***和无水乙醇清洗,再用热冷去离子水冲洗,
然后用。枪吹干。基片放在真空室中的负电极上,用等离子体对样品表面辉光清洗,进一步除去
基片表面的杂质,然后通人。和,利用辉光放电使其电离,在电场的作用下,正离子撞击在基片上,形成
薄膜。工作气体的压强为,射频源频率为.,反应气体。与流量比为/:
/标况,射频功率分别取,,,, ,对应的样品编号为~ 。
拉曼光谱测试采用英国公司的型拉曼光谱仪,激发光源是氩离子激光器,激发波长为
.,透射光谱测试采用红外傅里叶变换光谱仪,光学常数采用—型椭圆偏振仪进行测试,用
数字显微硬度计测量硬度。
结果与分析
. 膜透射谱
图显示了在基底上,沉积功率分别为,,,, 时沉积薄膜的红外傅里叶—
透射谱。从图可以看出在. 处存在宽吸收峰,表明。—结构的杂化键存在,吸收峰越大相应
的样品中。—键含量越多。在. 处的~ 振动吸收峰的大小总体来上来说是随着沉积功率的增
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