类金刚石薄膜的研究
我国类金刚石薄膜主要制备技术及研究现状
我国类金刚石薄膜主要制备技术及研究现状摘要类金刚石薄膜具有优良的光学、机械和电特性在军事领域有广泛用途，类金刚石薄膜技术，是指利用各种光学薄膜制作技术制作接近天然金刚石和人造单晶金刚石特性（如在较宽光谱内均具有很高的光透过率在2～15μm（微米）范围光的吸收率低到1％；具有很高的硬度、良好的导热性、耐腐蚀性以及化学稳定性高(1000℃以上仍保持其化学稳定性等）的人造多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（又称为硬碳膜、离子碳膜、或透明碳膜）的一种技术。
由于类金刚石结构、性能存在一些缺陷，所以对此作了研究。
本文着重对类金刚石薄膜制备技术进行阐述，同时论述了发展潜力。
由于类金刚石薄膜的优越性，所以我国要加大这方面发展。
关键词：类金刚石薄膜，化学气相沉积法，物理沉积法，金刚石The Main Preparation Techniques and Research Status of theDLC Film in ChinaABSTRACTDLC films with excellent optical, mechanical and electrical characteristics ha ve a wide range of applications in the military field. DLC thin film technology, refers to the use of a variety of optical thin film production technology made close to the natural diamond and synthetic single crystal diamond characteristics (such as with high light transmittance in the wide spectrum-in the range of 2~15μm (microns) low absorption of light to 1%; has high hardness and good thermal conductivity, corrosion resistance and high chemical stability -1000°C (degrees Celsius) above maintained its chemical stability, etc.), artificial polycrystalline diamond films DLC films (also known as the hard carbon film,ion carbon film ,or a transparent carbon film), a technology. DLC structure, the performance has some shortcomings,have been investigated. Focus on the DLC film preparation technique is described,and discusses the potential for development. Because of the superiority the DLC films, so china should step up development in this field.KEY WORDS: DLC film，preparation techniques，CVD目录前言 (1)第1章类金刚石薄膜概述 (2)1.1 类金刚石薄膜介绍 (2)1.1.1类金刚石薄膜发展介绍 (3)1.1.2类金刚石薄膜微观结构与其性质 (3)1.1.3类金刚石薄膜分类 (5)第2章类金刚石薄膜制备技术 (6)2.1 化学气相沉积法 (6)2.1.1 热丝CVD法 (6)2.1.2 等离子体CVD法 (7)2.1.3 离子束蒸镀法 (7)2.1.4 光、激光CVD法 (7)2.2 激光法制备DLC膜的发展趋势 (8)2.2.1 激光脉冲宽度由纳秒脉冲向超短脉冲发展 (9)2.2.2 沉积环境由真空向氢气氛或氧气氛发展 (10)2.2.3 薄膜成分由纯DLC膜向掺杂DLC膜发展 (11)2.2.4 激光源由单一激光向多束激光发展 (11)第3章类金刚石薄膜研究 (12)3.1 实验研究 (12)3.1.1 实验装置 (13)3.1.2 实验过程 (15)3.1.3 实验结论 (15)第4章类金刚石薄膜应用以及展望 (16)4.1 类金刚石薄膜应用 (16)4.2 类金刚石薄膜应用展望.................... 1错误！未定义书签。
PECVD法沉积类金刚石薄膜的耐腐蚀性能研究
Ｐ Ｃ Ｅ ＶＤ法 沉积 类金 刚石 薄膜 的耐腐 蚀性 能研 究
雷 雯 雯 陈 强
（ 京 印刷 学 院等离子体 物理及 材料研 究 室，北京 １２０ 北 ０６０） 摘要 金属材料在 实际生活 中应用广泛 ，但 其易被摩擦磨损及 易被腐蚀 的特点成为其广 泛应用
ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｔｏ ，ｓ ｃ ｓｈ ｇ ｒ ｎ ｓ ， ｏ ｆｉｔｏ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｈｉｈ ｃ ｅ ｃ ｌｓａ ｉ ｔ ，ｈ ｎ ｔ ｓｐ ｐｅ， ｈ ｒ ｃｅ ｉａ ｉｎ ｕ ｈ ａ ｉｈ ｈａｄ ｅ ｓ ｌｗ ｒｃｉ ｎ ｃ ｅ ｉｎ ， ｇ ｈ ｍｉａ ｔｂ ｌ ｙ ｔｕｓｉ ａ ｒ ｉ ｉ ｈｉ ＤＬＣ ｆｌ ａ ｔ ｅ ｏ ｒ ｓｏ ｒ ｓｓａ ｃ ｌｙｅ ｗｅｅ ｅ ｏ ｉｅ ｏ ｍｅａ ｂ ｃ ｐ ｃｔｖ ｌ ｃ ｕ ｌｄ ｉ ｍｓ ｓ ｈ ｃ ｒｏ ｉｎ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｒ ｒ ｄ ｐ ｓｔ ｄ ｎ ｔｌ ｙ ａ ａ ｉ ｅｙ ｏ ｐ ｅ ｉ
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金刚石薄膜技术及其应用
金刚石薄膜技术及其应用金刚石是一种硬度极高的天然矿物，于20世纪60年代起被学界广泛研究。
随着材料科学技术的不断进步，金刚石薄膜技术也逐渐成为研究的热点之一。
本文将从金刚石薄膜技术的原理、制备方法及其应用的方面进行阐述。
一、金刚石薄膜技术原理金刚石薄膜技术主要利用化学气相沉积（CVD）的方式在基材表面生长金刚石薄膜。
这种方法通常需要高温（在800℃以上）和高气压的气氛下进行，需要一些特殊的条件。
CVD是一种利用热分解气体在表面形成固体物质的工艺。
在CVD法生长金刚石薄膜的过程中，应先将气流中的气体分离出不含杂质、单质态的纯氢气，在高温下将氢气还原出单质氢原子，在这些氢原子的作用下，金刚石的碳原子就会在基材表面上生长。
二、金刚石薄膜技术制备方法金刚石薄膜的制备方法主要分为两大类：基于低压CVD技术和基于高压CVD技术。
基于低压CVD技术中，使用的气体通常是甲烷和氢气的混合物，在真空条件下进行反应。
将这些气体通过高温反应炉，使得甲烷分解成纯碳离子。
碳离子被氢气还原后，随后沉积在准备好的表面上，形成一层金刚石薄膜。
而基于高压CVD技术，则是在准备好的基板中，使用气压较高的气体进行反应。
这种方法通常能够得到更厚的金刚石薄膜。
三、金刚石薄膜技术的应用金刚石薄膜技术的应用场景非常广泛，以下将介绍一些典型的应用场景和案例：1. 电子技术领域金刚石薄膜是一个重要的电学材料，在电子技术领域有着广泛的应用价值。
例如，金刚石薄膜是一种优秀的绝缘材料，可以用于制造高性能半导体元件、纳米晶体管和高功率器件。
2. 机械工业领域由于金刚石薄膜极其硬度极高和耐磨性能强，在机械工业领域也有着广泛的应用价值。
例如，在高速切削和精细加工方面，金刚石薄膜的应用能够明显提高加工效率和加工精度。
另外，金刚石薄膜也可以用于制造高强度、高硬度的刀具和轴承零部件。
3. 生命科学领域除此之外，金刚石薄膜技术在生命科学领域也有另外一些应用场景。
例如，金刚石薄膜可以被用作人工眼视网膜和人工髋关节等器官的材料。
类金刚石(DLC)多层薄膜残余应力调控及其机械性能研究
类金刚石（DLC）多层薄膜残余应力调控及其机械性能研究类金刚石(DLC)薄膜由于具有高硬度和弹性模量、低摩擦系数、优异的耐磨损性和耐腐蚀性等优异性能,而成为具有广泛应用前景的保护膜及耐磨材料。
多年的研究发现DLC薄膜中存在很大的残余应力,降低了薄膜与钛合金基体的结合强度,导致DLC薄膜在使用过程中的早期失效,限制了它的工业应用。
多层薄膜是由不同材料相互交替沉积而成的组分或结构交替变化的薄膜材料,由于它具有大量的界面,通常会增加材料的韧性,阻碍裂纹的扩展,与相应的单层薄膜相比,多层薄膜的残余应力较低,且耐磨性能及耐蚀性能好,具有广泛的应用前景。
因此,基于DLC薄膜急需解决的问题和实际应用的需要,设计了软硬交替DLC多层薄膜体系,其中软层将起到剪切带的作用,以缓解膜层中的内应力和界面应力。
本文采用磁过滤阴极真空弧源(FCVA)沉积技术在Ti6A14V合金及Si(100)表面制备了一系列不同调制参数的软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC多层薄膜,以减小或控制DLC薄膜中的残余应力、提高硬度和增强钛合金的摩擦学性能。
本文系统研究了调制周期和调制比对软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC多层薄膜的形貌、残余应力、成分、结构、机械性能和摩擦学性能的影响。
同时采用有限元软件(Ansys)对软硬交替DLC多层薄膜的残余应力进行了模拟。
为使基体与膜层之间形成良好的过渡,进一步增强膜基结合力,本文还研究了Ti/TiC梯度过渡层对DLC多层薄膜性能的影响。
全文主要结果如下：(1)采用FCVA技术在钛合金表面成功的制备出了结构致密、低残余应力、高硬度和优异耐磨性能的软硬交替DLC多层薄膜和TiC/DLC 多层薄膜。
(2)使用FCVA技术制备的软硬交替DLC多层薄膜,在调制周期固定为140nm时,薄膜中sp3键的含量随调制比(硬DLC膜层与软DLC膜层厚度之比)的增大而增加；在调制比固定为1：1时,sp3键的含量随调制周期的减小而减小。
我国类金刚石薄膜主要制备技术及研究现状
• 5.医疗设备和器具：手术刀片，手术剪， 心脏瓣膜，人工关节，血管支架。 • 6.内燃机工业：燃料喷射系统（气门挺杆， 柱塞，喷油嘴），动力传动系统（齿轮 轴 承 凸轮轴），活塞部件（活塞环，活塞 销），门扣锁，内饰。 • 7.娱乐健身：扬声器振膜，移动硬盘，光 盘，高尔夫球具，自行车部件，剃须刀片。 • 8.光学：红外增透膜，减反射膜，玻璃镀 膜，镜片镀膜，亚克力镀膜，保护膜。 • 9.装饰镀膜：手机外壳，高档手表，室内 外五金卫浴产品，饰品。 • 10.航空航天 ：飞机，导弹整流罩镀膜， 卫星，太阳能电池镀膜。
激光法制备DLC膜的发展趋势
• DLC膜的沉积方法可分为物理沉积法和 化学沉积法两大类。化学沉积法已十分成 熟，但由于化学法沉积的DLC膜必然含氢， 导致膜层化学稳定性、热稳定性、硬度、 附着力较差。此外，化学法均需要在高温 下(>400oC)沉积，对于不耐高温的材料(如 玻璃、硫化锌等)无法在上面镀DLC膜；对 于耐高温的材料，虽然化学法可以镀膜， 但由于DLC膜热膨胀系数很小，和衬底热膨 胀系数差异大，沉积完成后，膜内部会产 生较大的热应力，甚至导致薄膜起皮、剥 落。因此，世界各国近年来都在积极开展 可以制备无氢DLC膜的物理沉积法研究。
我国类金刚石薄膜主要制备技 术及研究现状
汇报人：王培东 指导老师：胡鹏飞
主要内容
一、类金刚石薄膜介绍 二、类金刚石薄膜制备技术 三、类金刚石薄膜应用 四、类金刚石薄膜应用展望
一、类金刚石薄膜介绍
• 类金刚石薄膜(DiamondLike Carbon)是金刚石 的sp3杂化和石墨sp2杂 化两种结合键作为骨架 构成的非晶态碳膜，简 单地讲，由纳米级的金 刚石和碳混合形成，金 刚石占20%-80%。由sp3 结合的金刚石和sp2结合 的石墨与H(氢)组成的三 元相图右图：
金刚石薄膜的性质、制备及应用
金刚石薄膜的性质、制备及应用金刚石薄膜因其独特的物理、化学性质而备受。
作为一种具有高硬度、高熔点、优良光学和电学性能的材料，金刚石薄膜在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将详细探讨金刚石薄膜的性质、制备方法以及在各个领域中的应用，旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。
金刚石薄膜具有许多优异的物理和化学性质。
金刚石是已知的世界上最硬的物质，其硬度远高于其他天然矿物。
金刚石的熔点高达3550℃，远高于其他碳材料。
金刚石还具有优良的光学和电学性能。
其透明度较高，可用于制造高效光电设备。
同时，金刚石具有优异的热导率和电绝缘性能，使其在高温和强电场环境下具有广泛的应用潜力。
制备金刚石薄膜的方法主要有物理法、化学法和电子束物理法等。
物理法包括热解吸和化学气相沉积等，可制备高纯度、高质量的金刚石薄膜。
化学法主要包括有机化学气相沉积和溶液法等，具有沉积速率快、设备简单等优点。
电子束物理法是一种较为新兴的方法，具有较高的沉积速率和良好的薄膜质量。
各种方法的优劣和适用范围因具体应用场景而异，需根据实际需求进行选择。
光电领域：金刚石薄膜具有优良的光学性能，可用于制造高效光电设备。
例如，利用金刚石薄膜制造的太阳能电池可将更多的光能转化为电能。
金刚石薄膜还可用于制造高品质的激光器、光电探测器和光学窗口等。
高温领域：金刚石的熔点高达3550℃，使其在高温环境下具有广泛的应用潜力。
例如，金刚石薄膜可应用于高温炉的制造，提高炉具的耐高温性能和加热效率。
金刚石薄膜还可用于制造高温传感器和热电偶等。
高压力领域：金刚石具有很高的硬度，使其在高压环境下保持稳定。
因此，金刚石薄膜可应用于高压设备的制造，如高压泵、超高压测试仪器等。
金刚石薄膜还可用于制造高精度的光学镜头和机械零件等。
本文对金刚石薄膜的性质、制备及应用进行了详细的探讨。
作为一种具有高硬度、高熔点、优良光学和电学性能的材料，金刚石薄膜在光电、高温、高压力等领域具有广泛的应用前景。
类金刚石薄膜热稳定性及热磨损机理研究进展
第48卷第4期 2020年4月硅 酸 盐 学 报Vol. 48，No. 4 April ，2020JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.20190416类金刚石薄膜热稳定性及热磨损机理研究进展黄 雷，袁军堂，李 超，汪振华(南京理工大学机械工程学院，南京 210094)摘 要：类金刚石(DLC)薄膜作为典型的固体润滑剂，耐热性差一直是制约其高温服役性能以及产业化推进的主要原因之一。
高温将直接影响DLC 碳基骨架稳定性，进而限制其优异摩擦学性能的发挥。
分别从DLC 热稳定性影响因素、热稳定性研究方法以及热磨损机理研究进展3个方面展开介绍，分析未来的发展趋势，以期为DLC 高温环境下服役性能研究提供技术参考。
关键词：类金刚石；热稳定性；热磨损机理中图分类号：TG711 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2020)04–0599–09 网络出版时间：2019–12–25Research Progress on Thermal Stability and Thermal Wear Mechanismof Diamond-like Carbon FilmsHUANG Lei , YUAN Juntang , LI Chao , WANG Zhenhua(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)Abstract: Diamond-like carbon (DLC) regarded as a typical solid lubricant has been dramatically restricted by internal weak thermostability, which further shortens the intrinsic service life and obstructs its industrialization. While working at elevated temperatures, the carbon matrix of DLC changes along with the deterioration of its superior tribological performance. In this paper, the latest progress on thermal stability and thermal wear mechanism of DLC film were reviewed and future research direction was proposed as well, aiming to provide technical reference for the studies on high-temperature service performance of DLC film.Keywords: diamond-like carbon; thermal stability; thermal wear mechanism类金刚石(DLC)薄膜是一类包含金刚石sp 3杂化结构和石墨sp 2杂化结构的亚稳态非晶体，作为典型的固体润滑材料，集高硬度、低摩擦、减摩耐磨特性于一身[1‒4]。
类金刚石薄膜制备及其结构和抗凝血研究
第２ ５卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ７月
深圳 大学 学 报 理 工 版
Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ Ｏ ＨＥＮ ＨＥ Ｚ Ｎ ＵＮＩ ＲＳＴ Ｓ Ｉ ＣＥ ＡＮＤ Ｅ ＶＥ ＩＹ Ｃ ＥＮ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＮＥ ＲＩ
Ｖ０ ． ５ １ ２ Ｎｏ ．３
的 ｓ 键 成 分影 响其抗 凝血 性 能 ，ｓ 键 成分越 高 ，其抗 凝血 性 能越好 ． ｐ
关键词 ：类金刚石薄膜；脉冲激光沉积 ；生物材料 ；生物相容性 ；拉 曼光谱
中 图分类号 ：Ｔ ３ １ Ｂ４ ；Ｒ ３ ８ 文献标 识码 ：Ａ
类 金 刚 石 薄 膜 （ ｉ ｏ ｄ１ ｅ ｃｒｏ ｌ ｓ ｄ ｍ ｎ ．ｋ ａｂ ｎ ｆｍ ， ａ ｉ ｉ
度 、表面功函数和生物相容性均有重要影响＿ ．因 ３ Ｊ 此研究沉积条件对类金刚石薄膜结构和抗凝血性能
的影 响 ，对开 发新 型生 物材料 和提 高 材料 抗 凝 血性
能具 有重 要意 义．
椭 圆偏 振测 量是 利用 光 的偏 振 特 性 ，测 定光 与
样 品相互 作用 （ 包括 反射 、透 射或 散射 等 ） 后偏 振
进 行血 液 相容性评 估 ，实 验周 期 较 长 ．本 文采 用 生 物 材料抗 凝 血评 价通用 的血 小 板 黏 附实 验研 究 类 金
刚石薄膜 的抗 凝血 性 能．
１ 实 验
１ １ 样 品制 备 ．
沉积条件相互独立 ，易于控制等优点＿ ．作为生物 ２ Ｊ
材料 涂 层 ，类 金 刚石 薄 膜 ｓ Ｃ含 量 对其 表 面粗 糙 ｐ
谱 ，研 究脉 冲重 复频 率对 脉 冲激 光沉 积 类 金 刚石 薄 膜 键结 构及 光学性 质 的影 响 ．材料 的血 液 相容 性 涉
类金刚石薄膜硬度的研究
［ 关键词 ］ 类金 剐石 薄膜 ； 脉冲电弧； 度 ； 硬 工艺参数 ［ 中图分类号 ］Ｇ ７ ４ ｒ １４４４ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章 编号 ］０ １ ６ Ｏ ２０ ｝３ ９— ３ １０ —３６ （０ ２０ —０ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｄ ｅ ｓｏ ａ ｏ ｄ １ｋ ｒ ｏ ｉｍ ｔ ｄ ｎ Ｈ ｒ ｎ ｓ ｆＤｉ ｍ ｎ ．ｉ ｅ Ｃａ ｂ ｎ Ｆ ｌ
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金刚石薄膜研究及在制造业中的应用
金刚石薄膜研究及在制造业中的应用金刚石薄膜是一种高科技材料，具有优异的机械、光学、电子性能，被广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步，金刚石薄膜研究也不断深入，其在制造业中的应用也更加广泛。
一、金刚石薄膜的制备技术金刚石薄膜的制备技术主要包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种方法。
CVD法是指将金刚石前体气体在热力学平衡条件下分解，沉积在衬底上形成金刚石薄膜。
该方法具有制备工艺简单、成本低等优点，但对设备和前体气体纯度要求较高，且易产生晶面取向不均匀等问题。
PVD法主要是利用离子束或者真空电镀等方法将金刚石材料沉积在衬底上。
该方法具有沉积速率快、晶面取向良好等优点，但缺点是设备复杂、制备周期长等。
二、金刚石薄膜在制造业中的应用1. 硬质合金刀具金刚石薄膜不仅硬度高，而且有优异的耐磨性能，使得其在制造业中的应用非常广泛，最为常见的应用就是硬质合金刀具。
生产硬质合金刀具的工艺主要包括两部分，即刀具材料的制备和刀具的制造加工。
其中，金刚石薄膜主要用于刀片的磨削和切削加工。
通过金刚石薄膜的应用，能够大幅提升硬质合金刀具的切削效率和耐磨性能。
2. IC制造IC制造是目前普遍应用金刚石薄膜的领域之一。
在IC生产过程中，金刚石薄膜可用作金属线路的保护层和刻蚀标记层，能够大幅提升IC制造的效率和稳定性。
为了提高IC器件的可靠性和生产效率，人们通过金刚石薄膜的应用，使IC器件的寿命更长，效率更高，品质更稳定。
3. 机械密封件机械密封件是金刚石薄膜在制造业中的另一个应用领域。
在高压、高温和强腐蚀环境下，金刚石薄膜的耐磨性、耐腐蚀性和高压强度能力非常优异，使得其广泛应用于机械密封件的制造过程中。
通过金刚石薄膜的应用，能够大幅提高机械密封件在高强度、高温度和腐蚀环境下的使用寿命和性能稳定性。
三、金刚石薄膜在未来的发展与应用随着人们对金刚石薄膜的研究不断深入，其未来的应用领域也会越来越广泛。
目前，有关金刚石薄膜材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 提高金刚石薄膜的厚度和质量目前，金刚石薄膜的厚度仍然比较薄，只有几纳米，受到厚度限制的应用场景也较为有限。
类金刚石薄膜摩擦学性能研究现状
关键词 ： 类金 刚石薄膜 ； 摩擦 学性能 ； 热稳定性 ； 内应力 ； 掺杂； 多层膜
１栩谜 梯度 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜。研究得出 ｗ掺杂梯度复合薄膜磨损率小于 ５ ２ ０ ｍ ３ ， ｓ ， 类金刚石稻 Ｌ Ｑ 系列含有 ｓ Ｐ ２ 键和 ｓ ｐ键非晶碳膜物质的总 明显改善 了样 品的抗磨损性 能 ， 且随着 ｗ 靶终 端电流的增大 ， 薄膜 称， 具有优异的机械陛能， 其较低的摩擦系数和磨损量使之成为一种理想 的磨损率逐渐变小 。马胜哥 、 于大洋等利用 中频孪生靶非平衡磁 控 溅射制备 了 Ｃ ｒ ＋ Ｔ ｉ ＋ Ｔ ｉ Ｎ Ｃ ＋ Ｔ ｉ Ｎ Ｃ ＋ Ｃ ／ Ｄ Ｌ Ｃ多层 硬质膜 。研 究表 明薄 膜 研究表明亚稳态的类金冈 ｌ 尊 膜处于热力学非平衡状态 ，其原子徘 为多层膜结构且各层之 间的元素呈梯度变化 ， 薄膜层 的显微 硬度 可 列表现为短程有序而长程无序， Ｔ Ｐ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ 两相模型和 Ｆ Ｃ Ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ 完全约 以达 到 Ｈ Ｖ ２ ０ ０ ０以上 ， 大大 提高 了 Ｄ Ｌ Ｃ膜与基体的结合力。 束网络椟基 猢 较为广泛的两种 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜模型目 。Ｄ Ｌ Ｃ薄膜中碳原子 ２ ２ 离子束沉积制备 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜 之问以共价键ｆ 日 结合， 含量较少的 Ｓ Ｐ 可以忽略不计 ， 因此 Ｄ Ｌ Ｃ 膜 的ｆ 生 质 离子束沉积具有良好的工艺可控陛， 沉积温度较低。 通过多种离子束 由Ｓ Ｐ ２ 和ｓ Ｐ ３ 的相对含量 泱定 ，因世 同工艺力怯 制备的 Ｄ Ｌ Ｃ膜的陛 沉积技术在 Ｄ Ｌ Ｃ膜 中添加其他元素可以制备多层 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜用 以提高 能ｌ 氆 所不同。 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜具有优良的物理化学 陛能， 其中包括高硬度和 Ｄ Ｌ Ｃ膜与基体的结合强度并改善薄膜的热稳定性。离子束辅助沉积法是 弹 陆漠量 、 低摩擦系数 、 高耐磨Ｉ 生、 高导热率 、 高电阻率、 良好的光学透过 以离子束沉积技术为基础 ， 在电子束蒸发沉积或离子束溅身 寸 移 Ｃ 积的同时 性、 化学隋性以及良好的生物相容眭等。 目前主要应用于机械 、 电子、 光学、 以高能离子束轰击沉积膜的生长表面用来提供形成 Ｄ Ｌ Ｃ膜的能量 。 离子 医学等领域。低摩擦系数是 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜极其重要的性能 ，研究人员关于 体增强气相沉积是以碳氢气体为碳源的辉光放电沉积技术，通常采用甲 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜的研究也大多集中在摩擦学领域 烷、 乙烷、 乙炔 、 苯、 丁烷作为碳源 ， 因而制得的 Ｄ Ｌ Ｃ膜都 定的氢。 ２ ＤＬ Ｃ薄膜制备及应用 朱宏等 人 使 用 源低能离子束辅助沉积方法制备了 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜， 薄膜 Ｄ Ｌ Ｃ薄嗅制备技术的研究开始于＝十世纪七十年代。离子束沉积技 中的碳原子主要以 Ｓ ｐ ２ 一 Ｃ的形式存在。研多 表明单携｝ ｆ 氐 能离子竦 泐 沉 术是最早用于制备薄膜的方法 ， １ ９ ７ １ 年Ａ ｉ ｓ ｅ ｎ ｂ ｅ ｒ ｇ和 Ｃ ｈ ａ Ｊ ） ｏ 谌刁 生 积的类金刚石薄膜摩撩眭能好、 硬度高 、 薄膜与基体结合力较高。薄膜的 室温下制备了绝缘的碳膜 ， 命 名为 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜 ， 并开始尝试用其构造薄膜 硬度随致密度｝ 勤Ⅱ 而增大 ， 寿命与其硬度基本成正比。薄膜与基体的结合 晶体管。随后 Ｓ ｐ ｅ ｎ ｃ ｅ ｒ 等人利用离子束增强沉积法制备了 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜并展 力达到某一定值后对其摩擦幽 的影响不大 ， 开了研究 。二十世纪七十年代后期研究 人员开始分别用直流和高频放电 撩 陛能有一定的影响。在制备的薄膜样品中， 以离子能量 １ ２ ０ ０ ｅ ｖ 时沉积 制得 ＤＬ Ｃ薄膜。 目 前磁控溅射技术已成为最常用的制备工艺。 样品的摩擦性能最好 ，适合用 Ｄ Ｌ Ｃ膜在生长过程 中由于薄膜与基体的物化 陛能不匹配会产生较 合。汤文杰、 张跃飞等采用等离子 仓 为等离子体聚合装置， 以甲烷为单 大的内应力， 限制了薄膜的厚度。 通 携练 ． 薄膜中添加金属耍 险 体 ， 氩气为工作气体在单晶硅片上沉积了 Ｄ Ｌ Ｃ 薄膜 ， 并对其获得的 Ｄ Ｌ Ｃ 属元素（ 如Ｔ ｉ 、 Ｃ ｒ 等） 可以 有效的降低薄膜内 应力。 另外 ， 当薄膜使用温度 薄膜的摩擦学性能进行了研究 ，认为薄膜极低的摩擦系数是氢含量较高 高于 ２ ５ ０ ￣ Ｃ 时易于发生石墨化影响其摩擦学陛能的应用， 通过多层膜技术 以及碳原子以ｓ Ｐ ３ 形式有 所 引起的。 Ｅ ｒ ｄ ｅ ｍ ｉ ｒ 等研究了离子 噌强化学 制备掺杂其他元素的多层 Ｄ Ｌ Ｃ膜可以有效 的改善薄膜的热稳定性。 ２ １ 磁控溅射制备 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜 度Ｒ Ｈ ＝ ５ ％－ ５ ０ ％的大气环境下 ， ＤＬ Ｃ 膜的摩擦系数会随着载荷的增大而 作为 Ｄ Ｌ Ｃ膜常用制备方法的磁控溅射技术具有沉积温度低、 沉积面 呈现出降低的趋势。这是由于 Ｄ Ｌ Ｃ膜在高载荷下更易发生石墨化转变 ， 积大等优 点，在一定程度 匕 符合工业生产的需要。通过磁控溅射技术在 在摩擦副表面形成转移膜 ， ６ ｌ 而使 曷部区域的润滑陆自 导 到改善。解志文 Ｄ Ｌ Ｃ膜中添加多种金属或者非金属元素可降低 Ｄ Ｌ Ｃ膜的内应力同时改 等采用等离子体沉积技术在 Ｇ Ｃ ｒ ｌ ５ 和２ Ｃ ｒ １ ３ 钢基体表面合成了 Ｔ ｉ ／ Ｄ Ｌ Ｃ 善薄膜的热稳定 陛。 磁控溅射技术以石墨为碳源， 以情 陛气体离子溅射石 和 Ｗ／ Ｄ Ｌ Ｃ纳米多层膜并分析了其摩擦学性能。 研究表明多层膜结构有效 墨靶产生碳原子和碳离子 ， 进而再基体表面沉积形成 Ｄ Ｌ Ｃ膜。通 ＾ 气体 地改善了 Ｄ Ｌ Ｃ膜和软基体的结合自 旨 力， 薄膜睡 彗 能好、 磨损量少 目 薄膜 为Ａ ｒ 和烷 气体） ｝ 昆 合气时还可获得含氢的Ｄ Ｌ Ｃ 膜。 的硬度和弹 幽 封 氐 。 赵之明采用磁控溅射技术用射频、 直流溅射法在 单晶硅片 、 抛光不锈 ２ ３ 真空阴极电弧沉积法市 备Ｄ Ｌ Ｃ薄膜 钢片、 玻璃基底表面制备了 Ｄ Ｌ Ｃ膜。 真空阴极电弧沉积设备简单 、 离化率大且沉积速率高 。 通过 瓜 装置 表面粗糙度低于直流磁控溅射制备的薄膜，并 目直流磁控溅射制备的薄 引燃电弧 ， 在电源的维持和磁场的推动下电弧在靶面游动， 电弧所经 披 联９ 挛擦系势 Ｌ 较低。张以忱、 巴德纠搀 研究 ＾ 员采用 中频磁姥 弛ｉ 于 沉 ≯ ｛ ｛ 导 碳被蒸发并离化进而沉积得到薄膜。西南交通大学材料工程学院徐禄祥、 到Ｄ Ｌ Ｃ复合薄膜并对其孪擦学性能进行了研究。 研究表明 Ｄ Ｌ Ｃ ／ Ｔ ｉ Ａ １ Ｎ薄 孙永 春等用磁过滤脉冲真空弧沉积技术在不 膜的耐磨眭要好于Ｔ ｉ Ａ １ Ｎ薄膜和 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜， Ｄ Ｌ Ｃ ／ Ｔ ｉ Ａ １ Ｎ薄膜的耐腐蚀胜 使得不锈钢表 面耐磨ｌ 生大幅压 ￡ 提高。 能略好于 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜。 孙丽丽等利用线 胜离子束混合磁控溅射技术在硅基 曾志翔采 用真空阴极电弧沉积法制备 了含氢 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜， 并对其在真 底上制备 Ｃ ｒ 过渡层和 ｃ ｒ 掺杂 Ｄ Ｌ Ｃ薄膜。研究发现增加 ｃ ｒ 过渡层或在 空和氮气中的摩擦学Ｉ 生 能进行研究 ， 发现 Ｄ Ｌ Ｃ Ｄ Ｌ Ｃ薄膜中掺杂 ｃ ｒ 后薄膜的内应力明显 良小， 同时薄膜的附着力和摩擦 数的大小关系为低真空 ＞空气 ＞ 干燥空气 ＞ 氮气， Ｎ ： 是保持低摩擦系数 性能得到了 明显的改善。 杨雨时等利用磁控溅射和 Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ 相结合的复合 因素，气氛中 Ｈ ： ０ 、 ０ ： 则会增大 Ｄ Ｌ Ｃ 薄膜的 沉积技术， 制备了 Ｗ— Ｄ Ｌ Ｃ薄膜。 研究发现对于 Ｗ— Ｄ Ｌ Ｃ薄膜 的工 摩擦系数。 艺条件下， 均可制备出厚度超过 ５ ｍ的薄膜。选择合适的工艺参数和钨 ３ ＤＬ Ｏ薄膜摩擦学应用展望 的掺杂比冽， 可以有效地提高薄膜的硬度， 降低薄膜的内 应力和磨损率并 固体润滑剂的出现 ， 既弥补了流体及半流体润滑剂（ 如润滑油 、 润滑 减小薄膜的摩擦系数。杨义勇用离子束辅助非 脂） 不能再苛刻条件下有
类金刚石薄膜制备及应用综述
类金刚石薄膜制备及应用综述类金刚石薄膜是一种具有高硬度、高热导率、化学稳定性良好等优良性能的材料，在多个领域有着广泛的应用。
在本综述中，我将就类金刚石薄膜的制备方法、特性及应用进行详细的介绍，以期为相关领域的研究人员提供指导和借鉴。
一、类金刚石薄膜的制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种常用的制备类金刚石薄膜的方法，其核心原理是利用化学反应在基板表面上沉积出单质碳或烷烃单体，再通过合适的条件使其聚合形成类金刚石薄膜。
其优点是工艺成熟、生产效率高，所需设备成本较高，对操作者的技术要求也较高。
2. 微波等离子体化学气相沉积法微波等离子体化学气相沉积法则是在化学气相沉积法的基础上引入了等离子体，利用微波等离子体来活化反应气体，提高沉积速率和质量，从而得到较高质量的类金刚石薄膜。
3. 溅射法溅射法是利用高能粒子轰击类金刚石靶材，使其表面的碳原子脱离靶材并在基底表面重新结晶形成薄膜。
该方法制备的类金刚石薄膜质量较好，但成本较高。
二、类金刚石薄膜的特性1. 高硬度类金刚石薄膜具有与天然金刚石相近的硬度，达到10GPa以上。
这使得类金刚石薄膜在一些需要高耐磨性能的领域有着广泛的应用，如刀具表面涂层等。
2. 高热导率类金刚石薄膜具有非常高的热导率，可达到约2000W/mK，因此被广泛用于热管理领域，如散热片、导热膏等。
3. 化学稳定性良好类金刚石薄膜在化学腐蚀等方面具有较好的稳定性，这使其在一些特殊的化学环境下得到应用。
4. 其它特性除了上述特性之外，类金刚石薄膜还具有较好的光学性能、生物相容性等特性，这为其在生物医疗、光学涂层等领域的应用提供了可能。
三、类金刚石薄膜的应用1. 刀具涂层由于其高硬度与耐磨性能，类金刚石薄膜被广泛应用于刀具涂层，能够大大提高刀具的使用寿命与切削性能。
2. 热管理材料类金刚石薄膜的高热导率使其成为理想的热管理材料，广泛应用于散热片、导热膏等领域。
3. 光学涂层类金刚石薄膜的优良光学性能使其在激光光学、液晶面板等领域有着广泛的应用。
类金刚石薄膜制备及应用综述
类金刚石薄膜制备及应用综述类金刚石薄膜是一种由金刚石晶体颗粒组成的薄膜，具有很高的硬度、优异的化学稳定性和良好的导热性能，因而在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将对类金刚石薄膜的制备方法和应用进行综述。
制备方法方面，目前主要有化学气相沉积（CVD）法、物理气相沉积（PVD）法和磁控溅射（MS）法等。
其中，CVD法是最常用的制备方法之一。
它通过在合适的基底上，利用热解反应使前驱物（如丙烯酸甲酯）分解产生碳源，并在高温下使碳源与金属催化剂（如镍或铁）相互作用，最终沉积出类金刚石薄膜。
CVD法具有制备工艺简单、成本低廉等优点。
另外，PVD法和MS法也能制备出类金刚石薄膜，但相对于CVD法，它们的制备过程更加复杂，成本也更高。
类金刚石薄膜的应用领域广泛。
首先，它在电子学领域中有着重要的应用。
由于类金刚石薄膜的高导热性和优异的机械性能，可以用于制作高功率晶体管和高频振荡器等器件，提高其散热效能和稳定性。
其次，类金刚石薄膜还可以应用于光学领域。
由于其低散射和高透明性，可以用于制作光学镜片和涂层，提高光学设备的性能。
此外，类金刚石薄膜还可用于制作生物传感器和医疗器械等领域，发挥其优异的化学稳定性和生物相容性。
尽管类金刚石薄膜具有广泛的应用前景，但目前仍面临一些挑战。
首先，类金刚石薄膜的制备方法需要进一步优化，以提高其制备效率和质量。
其次，目前的制备方法成本较高，需要进一步降低制备成本，以推动其产业化进程。
另外，类金刚石薄膜的表面粗糙度和结晶质量也需要进一步改善，以满足不同领域的需求。
综上所述，类金刚石薄膜作为一种具有优异性能的材料，在电子学、光学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。
随着制备技术的不断发展和改进，相信类金刚石薄膜将在更多领域发挥其独特的优势。
不同方法制备的类金刚石薄膜的XPS和Raman光谱的研究
子体化学气相沉积法 （ Ｅ ＶＤ） ＰＣ 在硅片上沉 积类金 刚石膜层 。并利用激 光拉曼光谱 法（ ａ ｎｓｅｔｏｃｐ ） Ｒ ｍａ ｐ ｃｒｓｏ ｙ 和 ｘ射线光 电子能谱法（ Ｐ ） ｘ ｓ 对类金刚石膜层进 行研究 。通过研究 分析发 现 ， 同方法制备 的类金 刚石 膜 不
层 的 Ｇ峰位 、Ｄ峰位 、 Ｔ峰位 、半高宽、ＩＤ）ＩＧ） 、Ｊ Ｔ ／ （ 值和 ｓ 键含 量各不相 同。其 中，金属脉 （ ／（ 值 （ ）ＩＧ） 冲磁过滤真空阴极弧沉积法制备的类金 刚石膜层 的 Ｇ峰位波数最大 、ｆＤ） ＩＧ） （ ／ （ 和半高宽最小 、ＩＴ ／（ （ ） ｉＧ）
不 同方 法制备 的 类金 刚石薄 膜 的 ＸＰ Ｓ和 Ｒ ｍａ ａ ｎ光谱 的研 究
杨发展 ，王世庆 ，沈丽如¨ ，陈庆川
１ ．核工业西南物理研究院，四川 成都 ６ ０ ４ １０ １ ６ ４ ０ １００
２ ．成都理工大学工程技术学院，四川 乐 山
摘
要
分别利用金属脉冲磁过滤真空 阴极弧沉 积法 （ Ｃ Ｆ ＶＡ） 、直流磁控 溅射法 （ Ｐ 和脉 冲辉 光放 电等 离 ｓ）
术。Ｄ Ｃ膜时 一 种 含 有 大 量 的 ｓ。键 的 亚稳 态 非 晶碳 薄 Ｌ ｐ 膜【 ， ２ 碳原子间主要 以 ｓ 和 ｓ 杂化键结合 ， 户 键含量较 ］ 声 ｓ
少。 它具有和金刚 石几 乎一样 的性 质 ，如高 硬度 、耐 磨损 、 低摩 擦系数 、化学惰性 、高 弹性 模量 、电绝缘性 、生物相 容 性和光学 特性 等［ ］ ３ 。因此被 广泛 地应 用 到机械 、化 工 、电
金刚石薄膜的生长机制研究
金刚石薄膜的生长机制研究金刚石，被誉为“宝石之王”，是自然界中最坚硬的物质之一。
然而，金刚石的产量相对较少，使得其在磨削、切割等高精度工艺中成为极为宝贵的材料。
为了弥补稀缺的自然金刚石资源，科学家们致力于合成金刚石。
在金刚石的合成中，金刚石薄膜生长机制的研究则显得尤为重要。
金刚石薄膜的生长通常使用化学气相沉积（CVD）方法，在高温、高压条件下，将含金刚石前体气体传输到金刚石薄膜的生长表面上。
其生长机制主要包括物质输运、表面吸附、表面扩散、吸附物质反应和表面迁移等过程。
物质输运是金刚石薄膜生长的第一步。
在反应室中，金刚石前体气体需要通过扩散和对流的方式达到生长表面。
此过程中，气体流动速度的控制对金刚石薄膜的质量具有重要影响。
合理的气体流动速度有利于金刚石生长表面的物质输送，保证金刚石薄膜的均匀性和质量。
表面吸附是金刚石薄膜生长的关键环节之一。
在生长表面上，金刚石前体气体会吸附在表面上，形成吸附层。
金刚石前体的吸附量和吸附方式直接影响金刚石薄膜的生长速率和晶格结构。
科学家们通过实验和理论模拟，探究吸附层的形成机制，以及不同吸附方式对金刚石薄膜生长的影响，从而优化金刚石薄膜的合成方法。
表面扩散是金刚石薄膜生长中的重要过程。
在金刚石薄膜的生长过程中，吸附在表面的金刚石前体会向周围扩散。
扩散速率与金刚石薄膜的生长速率密切相关。
通过对表面扩散机制的研究，科学家们可以调节金刚石薄膜的生长速率，提高生长效率。
吸附物质反应是金刚石薄膜生长过程中的关键步骤之一。
吸附层上的金刚石前体会与来自气相的其他物质发生反应，形成金刚石晶体的基元结构。
反应过程的选择性和速率决定了金刚石薄膜的质量和晶格结构。
对反应机制的深入研究可以指导合成金刚石薄膜的方法改进，进而提高薄膜的质量和性能。
表面迁移是金刚石薄膜生长的后续过程。
在金刚石薄膜的生长表面上，金刚石晶体的形态会逐渐发生变化。
精确控制表面迁移过程可以改变金刚石薄膜的晶格结构和形貌，进而调节其力学性能和光学性能。
类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究
类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究摩擦学（tribology）是一门研究接触过程中摩擦、磨损、润滑等问题的学科。
类金刚石薄膜作为一种具有特殊性能的材料，其在载流环境下的摩擦学行为及其摩擦磨损机理一直备受关注。
类金刚石薄膜具有优异的硬度、低摩擦系数和高耐磨性等特点，广泛应用于各个领域，包括硬盘头部、摩擦件和切削工具等。
对于了解类金刚石薄膜在载流环境下的摩擦学行为以及其摩擦磨损机理，对于进一步提高其应用性能具有重要意义。
首先，我们来研究类金刚石薄膜在载流环境中的摩擦学行为。
载流环境可以改变材料的摩擦性能，因此需要对载流速度、温度和润滑剂等因素进行控制和研究。
通过摩擦学实验，可以获取摩擦系数随载流速度和温度的变化规律，并分析其内在机理。
实验结果表明，类金刚石薄膜在适当的载流速度和温度下，具有较低的摩擦系数和良好的润滑性能。
这与其表面形貌、化学成分以及微观结构有着密切关系。
其次，我们将研究类金刚石薄膜的摩擦磨损机理。
类金刚石薄膜的使用寿命和摩擦磨损机制直接相关。
通过对薄膜表面形貌、摩擦副界面的形成和磨损机制等进行研究，可以了解类金刚石薄膜的摩擦磨损过程。
实验结果表明，类金刚石薄膜在载流环境中的摩擦磨损主要包括磨粒磨损、表面氧化和界面剥离等。
这些机制的发生与载流速度、温度和载荷等因素有关。
最后，我们将探讨如何优化类金刚石薄膜的摩擦学性能。
基于对类金刚石薄膜摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究，可以采取相应的措施来提高其使用寿命和性能。
例如，通过表面处理，可以改善类金刚石薄膜的润滑性能；通过合理选择载流速度和温度，可以减小摩擦系数和磨损速率；通过添加适当的添加剂，可以增加薄膜的抗氧化性能。
这些措施可以进一步拓展类金刚石薄膜的应用范围和提高其实际效果。
综上所述，类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究对于了解该材料的摩擦学特性和提高其应用性能具有重要意义。
类金刚石薄膜材料
类金刚石薄膜材料金刚石薄膜材料是一种具有许多优良性能的材料。
它由人工合成的金刚石晶体组成，具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性和优异的导热性能。
本文将介绍金刚石薄膜材料的制备方法、性能以及应用领域。
金刚石薄膜的制备方法有多种，最常用的是化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）。
CVD方法包括热CVD和等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）。
热CVD法是通过在高温和高压下，使金刚石前体气体在衬底表面上沉积，形成金刚石薄膜。
PECVD方法则是通过在等离子体的作用下，使金刚石前体气体发生化学反应，从而在衬底表面沉积金刚石薄膜。
金刚石薄膜材料具有许多优异的性能。
首先，金刚石薄膜具有极高的硬度，它是目前已知最硬的天然材料。
这使得金刚石薄膜可以用于制作高硬度的涂层，具有良好的耐磨损性能。
其次，金刚石薄膜具有良好的导热性能，可以有效地传导热量。
这使得金刚石薄膜可以用于制作高性能的热传导材料，如散热器和热管理设备。
此外，金刚石薄膜还具有高化学稳定性和高热稳定性，可以在极端的条件下使用。
这使得金刚石薄膜在一些特殊的领域，如光学、电子和生物医学方面有广泛的应用。
金刚石薄膜在光学方面有许多应用。
由于金刚石薄膜具有较高的折射率和透过率，可以用于制作高性能的光学元件，如激光器窗口和透镜。
金刚石薄膜还具有优异的耐磨损性能，可以用于制作高性能的光学涂层，延长光学元件的使用寿命。
此外，金刚石薄膜还可以用于制作光学纤维和光学传感器。
金刚石薄膜在电子方面也有广泛的应用。
由于金刚石薄膜具有良好的导热性能和高化学稳定性，可以用于制作高功率电子器件的散热器和热管理设备。
金刚石薄膜还可以用于制作微电子元件，如高频微波器件和功率放大器。
此外，金刚石薄膜还可以用于制作高温电子设备，如航空航天电子设备和核电设备。
金刚石薄膜在生物医学方面也有一些应用。
类金刚石薄膜的研究
PECVD制备DLC薄膜
DLC工艺流程
DLC薄膜
王永 东北大学真空预流体工程研究中心 导师 李建昌 蔺增
DLC薄膜
类金刚石碳(DLC)涂层的主要成分为碳,是一种兼有高硬 度和优异摩擦性能的非晶体硬质薄膜，一种非晶亚稳态 结构 DLC膜的成份主要指sp^3键和sp^2键，还可能含有一些杂 质相如C- H 等
DLC薄膜
1971：Sol Asienberg和Ronald Chabot用IBD首次制备 根据薄膜结构是否含有氢可分为：
无氢非晶碳膜(a-C film)：一般CVD制备 四面体碳膜(ta-C film)或非晶金刚石膜(a-D film)：一般PVD制备
DLC薄膜性能
机械性能：高硬度和高弹性模量、优异的耐磨性、低摩擦系 数
DLC膜中氢的含量超过40%门限时能获得很低的摩擦系数，但过多的 氢存在将降低膜与基体的结合力和表面硬度，使内应力增大。
DLC薄膜制备方法
物理气相沉积
1.离子束沉积(IBD)：采用氩等离子体溅射石墨靶形成大量的碳离子， 并通过电磁场加速使碳离子沉积于基体表面形成DLC膜
DLC薄膜制备方法
2.溅射沉积 特点：沉积的离子能量范围宽。 主要分为：直流溅射、射频溅射、磁控溅射 3.磁过滤阴极弧沉积 4.脉冲激光沉积(PLD)： 多功能的工艺方法，可以用来沉积从高温超导体到硬质涂层等多种不 同性质的材料。
3.光学领域的应用
用在锗光学镜片上和硅太阳能电池上作为减反射膜 塑料和聚碳酸脂等低熔点材料组成的光学透镜表面抗磨损保护层 DLC膜为性能极佳的发光材料之一：光学隙带范围宽，室温下光致发光和电 致发光率都很高
DLC薄膜应用
4.医学领域的应用
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3.光学领域的应用
用在锗光学镜片上和硅太阳能电池上作为减反射膜 塑料和聚碳酸脂等低熔点材料组成的光学透镜表面抗磨损保护层 DLC膜为性能极佳的发光材料之一：光学隙带范围宽，室温下光致发光和电 致发光率都很高
DLC薄膜应用
4.医学领域的应用
在人工心脏瓣膜的不锈钢或钛合金表面沉积DLC膜能同时满足机械性 能、耐腐蚀性能和生物相溶性要预流体工程研究中心 导师 李建昌 蔺增
DLC薄膜
类金刚石碳(DLC)涂层的主要成分为碳,是一种兼有高硬 度和优异摩擦性能的非晶体硬质薄膜，一种非晶亚稳态 结构 DLC膜的成份主要指sp^3键和sp^2键，还可能含有一些杂 质相如C- H 等
DLC薄膜
1971：Sol Asienberg和Ronald Chabot用IBD首次制备 根据薄膜结构是否含有氢可分为：
PECVD制备DLC薄膜
DLC工艺流程
无氢非晶碳膜(a-C film)：一般CVD制备 四面体碳膜(ta-C film)或非晶金刚石膜(a-D film)：一般PVD制备
DLC薄膜性能
机械性能：高硬度和高弹性模量、优异的耐磨性、低摩擦系 数
DLC膜中氢的含量超过40%门限时能获得很低的摩擦系数，但过多的 氢存在将降低膜与基体的结合力和表面硬度，使内应力增大。
DLC薄膜制备方法
化学气相沉积
1.直接光化学气相沉积 2.直流辉光放电化学气相沉积(DCCVD) 3.射频辉光放电化学气相沉积(rf PECVD) 感应圈式：膜质量较差并且沉积速率低 平行板电容耦合式：薄膜厚度均匀、生产效率高、沉积速率高、稳定 性好、可调性和重复性好 4.电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD) 电子回旋共振是在输入的微波频率等于电子回旋频率时，微波能量可 以共振耦合给电子，获得能量的电子与中性气体碰撞，分解碳氢气体 产生等离子体，然后沉积到基体上
DLC薄膜制备方法
物理气相沉积
1.离子束沉积(IBD)：采用氩等离子体溅射石墨靶形成大量的碳离子， 并通过电磁场加速使碳离子沉积于基体表面形成DLC膜
DLC薄膜制备方法
2.溅射沉积 特点：沉积的离子能量范围宽。 主要分为：直流溅射、射频溅射、磁控溅射 3.磁过滤阴极弧沉积 4.脉冲激光沉积(PLD)： 多功能的工艺方法，可以用来沉积从高温超导体到硬质涂层等多种不 同性质的材料。
PECVD制备DLC薄膜
电容耦合PECVD系统制备DLC薄膜
优点： 1.等离子体的存在可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程， 促进反应活性基团的生成，显著降低反应沉积的温度范围， 2.可以获得大面积均匀的电场分布，制备性质均匀的高质量薄膜所 3.沉积和溅射过程几乎全部被限制在衬底所在的电极表面附近，这样 就大大降低了反应室壁的污染 4.薄膜质地致密，薄膜具有比较小的内应力和良好的粘附力 5.操作简单
电学性能：表面电阻高化学惰性大 光学性能：DLC膜在可见光区通常是吸收的，在红外区具 有很高的透过率 稳定性；亚稳态的材料，热稳定性很差， 400摄氏度
DLC薄膜应用
1.机械领域的应用
用于防止金属化学腐蚀和划伤方面 磁介质保护膜
2.电子领域的应用
ULSI芯片的制造：光刻电路板的掩膜 ULSI的BEOL(线后端)互联结构的低K值的材料 碳膜和DLC膜交替出现的多层结构构造共振隧道效应的多量子阱结构 DLC可作为平面板场发射显示FED的电子发射器