氟化类金刚石膜的制备、结构和性能的研究论文.pdf

摘要
本文尝试了以。和为源气体,利用微波等离子体源
离子注入技术和等离子增强化学气相沉积技术来制备氟化类金刚石膜的方法,并对
薄膜和薄膜的结构和性能进行了分析和比较。
研究了源气体的种类及流量比、微波功率、高压脉冲宽度、工作时间、工作温度、
沉积偏压和不同基体等工艺参数对薄膜的结构和性能的影响,在此基础上,将和
两种工艺相结合,选择为源气体,同时采用等离子体源离子注入技术,
以为源气体,制备类金刚石膜作为薄膜与不锈钢基体之间的过渡层,制备了综合性
能良好的氟化类金刚石膜,这种工艺是相对最优的制备氟化类金刚石膜的方法
论文采用傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、俄歇电子光谱、电子能谱和原子力
显微镜等方法对所制备薄膜的结构和表面形貌进行了分析,分析结果表明实验所
得的氟化类金刚石薄膜是非晶态膜,具有典型的类金刚石结构,表面粗糙度要低于类金
刚石膜。氟化类金刚石膜主要由一,,,及少量的、
组成。源气体种类和流量不同,制备的薄膜结构不同。不锈钢基体上制备的
薄膜内部浓度最大,而硅片上制备的薄膜表面浓度最大。
论文还通过测量薄膜与水的接触角来研究薄膜的憎水性能用划痕法、摩擦磨损测
试对薄膜结合力进行评估通过动电位扫描法测极化曲线法来考察薄膜的耐蚀性能。研
究结果表明流量比为时,薄膜接触角最大,远远高于同流量比下
制备的薄膜的接触角薄膜的接触角还随着微波功率、高压脉冲宽度、沉积
偏压、工作时间的增大和基体温度的降低而增大。氟化类金刚石膜具有结合力强、
硬度高、耐蚀性能好的优点。
关键词类金刚石氟化类金刚石等离子源离子注入
化学气相沉积傅立叶变换红外吸收光谱接触角
,,,、














一
氟化类金刚石膜的制备、结构和性能的研究
基体在溶液的浸蚀下,活性优先吸附在试样表面膜上,替代了表面膜中的氧,生成
可溶性的氯化物,局部易发生阳极溶解而出现蚀坑文献报道膜的厚度对薄膜的
耐蚀性能有很大的影响。
光学性能膜在可见光区通常是吸收的,但是在红外区具有很高的透
过率。膜光隙带宽度场一般在以下。。对沉积方法及工艺参数比较敏感
在用法制备膜时,氏随着沉积气压的增高而增大。膜的折射率一
般在之间,磁控溅射制备膜时,折射率随溅射功率的增加而缓慢增加,随
溅射氮气压力升高而降低。
稳定性能含氢和不含氢的都是亚稳态的材料,热稳定性很差,通过
热激发或光子、离子的能量辐射,它们的结构将向石墨化方向转变,加热含氢将
导致氢和的释放。一般在《℃开始,甚至更低,这依靠沉积条件和膜中的掺杂物,
由于成分组成的变化将使材料面积和属性发生变化,限制了在超℃环境中的应
用。的热稳定性一般和氢的释放相关的,进而导致结构塌陷为更多扩键的网络,
使材料石墨化。有报道说热激发也诱发了膜的变化,使,键转化为键,释放
在低温℃开始,在℃则完全释放。热释放减少了膜的内应力,增加了它的
电传导性。
类金刚石膜的应用
类金刚石薄膜具有与金刚石膜相类似的性能一优越的机械特性、电学特性、
光学特性、热学特性和生物相容性等,同时,类金刚石膜制备相对容易实现。因此,
膜的研究引起了人们广泛关注。在机械、半导体、微电子、生物医学、航空和化工等领
域有着广泛应用。具体的应用如下
机械领域的应用
①利用膜的硬度及抗化学腐蚀性,将其应用于防止金属化学腐蚀和划伤方面。
从大钢片到小铁钉、丝锥、插入式机械工具被镀上膜后,他们中一些可以暴露空
气中长达年之久而无损坏。最近美国的公司推出新产品—镀类金刚石膜的
的剃须刀片,它利用了类金刚石膜的耐磨性和润滑性,使剃须刀更加锋利、
舒适。
②类金刚石膜还可以作为磁介质保护膜。将磁盘、磁头或磁带表面涂覆很薄的类金
刚石膜后,不仅可以极大地减小摩擦磨损和防止机械划伤,提高这些磁记录介质的使用
寿命而且山于类金刚石膜具有良好的化学惰性,使抗氧化性提高,稳定性增强。在应
氛化类金刚石腆的制备、结构和性能的研究
用上类金刚石另一个令人感兴趣的机械属性是疏水性和低摩擦性,例如在汽车发动机
中的移动部件上镀膜,可以使磨损率降低。
电子领域的应用
①类金刚石膜表面电阻高,耐蚀性好,用作光刻电路板的掩膜,不仅可以防止操作
过程中反复接触造成的机械损伤,而且还允许用较激烈的机械或化学腐蚀方法去处膜表
面污染物的同时不对膜表面本身造成破坏,所以类金刚石薄膜可以在超大规模集成电路
工的制造上发挥其优势超大规模集成电路的线后端互联结构需
要低的材料来改善其属性,通过调整其沉积条件,可获得介电常数在的
膜。对于互联结构,低值的是很好的选择。采用碳膜和类金刚石膜