直流/射频耦合反应磁控溅射法类金刚石薄膜的制备与分析

刘磊^1,2，王涛²，何智兵²，张玲²，易勇¹，杜凯^1,2

1. 西南科技大学材料科学与工程学院2. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心

摘 要：采用直流/射频耦合反应磁控溅射法在Si(111)衬底上使用高纯石墨靶材制备出了类金刚石(DLC)薄膜。分别采用表面轮廓仪、激光拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜、白光干涉仪、纳米压痕对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了沉积过程中不同工作气压(0.35~1.25Pa)对薄膜沉积速率、结构、表面形貌及力学性能的影响。研究表明,随着工作气压的升高,薄膜的沉积速率逐渐减小,薄膜中sp3含量先升高后降低;薄膜表面粗糙度随工作气压的升高呈现出先降低后升高的趋势,且在工作气压为1.0Pa时达到最小值6.68nm;随着工作气压的升高,薄膜的显微硬度与体弹性模量先升高后降低,且在工作气压为1.0Pa时分别达到最大值11.6和120.7GPa。

关键词：耦合反应磁控溅射;类金刚石薄膜;工作气压;