弧流对超薄四面体非晶碳膜的结构和性能的影响

许世鹏^1,2，陈维铅^1,2，李玉宏^1,2，李晓伟³

1. 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室酒泉职业技术学院2. 酒泉新能源研究院3. 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所

摘 要：使用45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧系统（FCVA）制备超薄四面体非晶碳膜（ta-C）,研究了弧流对薄膜结构和性能的影响。结果表明:当弧流由40 A增加到70 A时薄膜沉积速率提高,sp3的含量先增加后减小;当弧流为60 A时薄膜sp3的含量达到最大66%,密度也达到最大（3067 kg/m3）。残余压应力随着弧流的增加呈现先增加后减小的趋势,当弧流为40 A时薄膜的残余应力最小（4 GPa）。在碳膜沉积过程中碳源粒子有填充基体凹坑和减少基体缺陷的作用,使其表面非常光滑。超薄ta-C碳膜的表面粗糙度随着弧流的增加先降低后增加,当弧流为50 A时薄膜表面粗糙度最小（0.195 nm）。

关键词：无机非金属材料;ta-C;磁过滤阴极真空电弧;弧流;结构;