Struktur und Eigenschaften von Diamant-ähnliche Filme von mittlerer Frequenz gepulsten Nonequilibrium Magnetron Sputtern Technik

Struktur und Eigenschaften von Diamant-ähnliche Filme von mittlerer Frequenz gepulsten oppositely Magnetron Sputtern Technik

Diamantähnliche (DLC) Filme wurden von vorbereitet, wenn gepulst, nicht-Gleichgewichts-Magnetron-Sputtern auf Glasplatten und die Auswirkungen von depPosition Druck auf die Schichtdicke, Mikrostruktur, mechanischen und optischen Eigenschaften wurden untersucht. Dicke Testergebnisse zeigen, dass DLC Filmdicke mit der Zunahme der Ablagerung Druck erhöht. Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie Testergebnisse zeigen, dass bei erhöht sich der Druck der Ablagerung von 0.18Pa, 1.50Pa, der Inhalt der sp3-Hybrid-Kohlenstoff im DLC-Film mit der Zunahme der Ablagerung Druck sinkt. Nano-Einzug und Ellipsometrie Testergebnisse zeigen, dass die Nano-Härte und Brechungsindex des DLC-Film mit der Zunahme der Ablagerung Druck zu verringern. Die Auswirkungen der Ablagerung Druck auf das Wachstum und die Verklebung Struktur dünner Schichten wurden von flachen Injektion Modell analysiert. Die oben dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die Ablagerung Druck einen großen Einfluss auf DLC Foliendicke, sp3-Hybrid-Kohlenstoffgehalt, mechanischen und optischen Eigenschaften hat.

(Diamant - wie Carbon, DLC) Dünnschicht ist Schlüssel (sp3) mit Diamantstruktur metastabile amorphe, amorphen Kohlenstoff-Materialien, die umfassende Leistung der Membrane ist ähnlich hoch Diamant-Film, wie hohe Härte, niedrigen Reibungskoeffizienten, Wärme-Leitfähigkeit und niedrige dielektrische Konstante, hohe Breitbandkluft, Infrarot-Transmission, gute chemische Stabilität und Biokompatibilität und So weiter, und im Vergleich zur Diamant Film Ablagerung Temperatur niedrig, hohe Kosten Leistung, der Membranoberfläche Rauheit ist klein, die Vorteile der einfachen Zubereitung, daher hat es eine gute Anwendung in den Bereichen Maschinen, Elektronik, Optik, Medizin und Korrosion beständig Materialien Aussicht.

Seit Aisenberg und Chabot nach die Vorbereitung des Films DLC haben eine Vielzahl von Präparationsverfahren DLC-Film, wie das Magnetron-Sputtern entwickelt, unterstützt erstmals 1971 von Ion Beam Abscheidungsverfahren bei Raumtemperatur (Ion Beam Deposition IBD) Ionenstrahl Ablagerung, kathodischen Vakuum Bogen Ablagerung, pulsed Laser Deposition, Radiofrequenz Glühen Entlastung chemischen Dampf Abscheidungsverfahren, Elektron Cyclotron Resonance chemischen Dampf Abscheidungsverfahren Plasma assisted chemical Vapor Abscheidungsverfahren, wie physische Aufdampfen (PVD) und chemical Vapor Deposition (CVD) Methode.

Das Magnetron-Sputtern, ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden, DLC-Schichten, mit bemerkenswerten Eigenschaften wie einheitliche Filmschicht, gute Dichte, guter Prozess Wiederholbarkeit, hohe Abschmelzleistung und niedrige Substrattemperatur vorzubereiten. Die Technologie der gepulsten nicht-Gleichgewichts-Magnetron Sputtern in den letzten Jahren entwickelt verbindet die Vorteile eines wenn Sputter und nicht-Gleichgewichts-Magnetron-Sputtern, gepulst anerkannten bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl geworden der dünne Funktionsschichten, einschließlich Dämmstoffe und verbreitet in Labor und Industrie. Neben den Vorteilen der allgemeinen Magnetron Sputtern Ablagerung kann dieser Methode effektiv beseitigen das Phänomen der Bogenentladung abzielen, Vergiftung, effektiv verbessern die Struktur, die Qualität und die Eigenschaften der Folie und verbessern die Haftung zwischen der Folie und dem Substrat.

DLC-Film-Kombination in Form von kovalente Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen, chemische Bindungen sind vor allem sp2 und sp3 hybridisiert wichtigsten Hybrid-Schlüssel, die zwei Ebenen der, wie viel eine direkte Auswirkung auf die Leistung des DLC-Film: der sp3-Hybridisierung wichtige Inhalte ist höher , mehr nah an der Natur des Films Diamant, gekennzeichnet durch Membran Schicht Dichte, hohe Härte, gute Beständigkeit gegen chemische Korrosion, die Band gap Breite und hohe Widerstandsfähigkeit. Mit verschiedenen Ablagerung Methoden und Parameter unterscheidet sich des Inhalts der sp3-Hybrid-Anleihe in den vorbereiteten DLC-Film und der Film wird sehr unterschiedlich. In diesem Papier, diamantähnliche Filme wurden durch gepulste If vorbereitet das Magnetron-Sputtern. Die Auswirkungen der Ablagerung Druck auf Foliendicke, chemische Bindung Struktur, mechanischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften wurden untersucht.

1. experiment

Diamantähnliche (DLC) Filme auf dem Glas abgelagert wurden Folien mit mittlerer Frequenz gepulsten nicht-Gleichgewichts-Magnetron-Sputter-Technologie, mit Graphit (Reinheit 99,99 %) Als Targetmaterial und Argon (Reinheit 99,99 %) als das Sputtern Gas. Bevor das Substrat in die Vakuumkammer gelegt wird, ist es zunächst mit Aceton, wasserfreiem Alkohol gereinigt und deionisiertes Wasser bzw. durch Ultraschall für 15min, und dann mit Infrarotlampe getrocknet und in die Vakuumkammer gelegt. Molekularpumpe wurde für Vakuum-Extraktion verwendet. Nachdem der Vakuumgrad 5.0 erreicht 10-4 Pa, Argon injiziert wurde der Vakuumgrad bis 2.0 ändern Pa und ein Puls Bias Netzteil wurde verwendet, um negative Vorspannung 700V auf dem Substrat für Sputter-Reinigung für 15 min (Tastverhältnis von 80 %) hinzufügen um weitere Verunreinigungen zu entfernen und Öl-Moleküle auf der Oberfläche des Substrates, somit erheblich zur Verbesserung des Schnittstelle Staates adsorbiert. In der Film-Abscheidung der Ziel-Base-Abstand war 90 mm, die Macht der ob Sputtern Stromversorgung 290 W, war die Frequenz 40 kHz, und das Tastverhältnis lag bei 80 %, Puls Bias Netzteil 100V festgesetzt wurde, war die Frequenz 40 kHz , das Tastverhältnis lag bei 80 %, die Substrattemperatur war Raumtemperatur und der Ablagerung Druck war 0,18 Pa, 0,36 a, 0.72Pa und 1,50 Pa, beziehungsweise.

Veeco Dektak 150 Schritt Instrument diente zur Messung der Dicke der vorbereiteten DLC-Film. Kratos-xsam800-Oberflächenanalyse-System dient zur Analyse von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) der Proben, mit 13 kV 19 mA Al Ka X-ray (1486,6 eV) Quelle, und der Vakuumgrad in den Analyse-Raum ist höher als 1 10-6 PA. Die Nano-Härte-Test wurde auf der MTS Nano-Einrückung Instrument (Xp-Typ) abgeschlossen. Während die Nano-Einrückung 3 Punkte für jede Probe wurden zu Testzwecken, und dann der Mittelwert der Nano-Härte von 3 Punkten wurde als die mittlere Nano-Härte von jeder Probe genommen. Die optischen konstanten des dünnen Films wurden auf der m-2000 di spektroskopische Ellipsometer produziert von J.A.W. Ollam in den Vereinigten Staaten, mit den Wellenlängenbereich von 600-1700nm gemessen.

2. Vertragsschluss

Diamantähnliche Filme wurden mit Argon als zusätzliches Gas aufbereitet und mittels Zwischenfrequenz gepulst nicht-Gleichgewichts-Magnetron-Sputter-Technologie. Der Einfluss der Ablagerung Druck auf die Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von DLC-Schichten wurde untersucht:

(1) DLC-Schichtdicke steigt mit der Zunahme der Ablagerung Druck.

(2) XPS-Testergebnisse zeigen, dass bei der Ablagerung Druck von 0,18 auf 1.50Pa steigt, der Inhalt der sp3-Hybrid-Anleihe im DLC-Film mit der Zunahme der Ablagerung Druck sinkt. Der Einfluss der sedimentären Druck auf den Inhalt der sp3-Hybrid-Anleihe im DLC-Film kann von "flachen Injektion Modell" erklärt werden.

(3) Nano-Einrückung Testergebnisse zeigen, dass bei der Abscheidung Druck von 0.18Pa auf 1.50Pa steigt, die Nano-Härte und elastische Erholung des DLC-Film mit der Zunahme der Ablagerung Druck sinkt.

(4) Ellipsometrie Testergebnisse zeigen, dass im gleichen Test Wellenlängenbereich, der Brechungsindex des DLC-Film mit der Zunahme der Ablagerung Druck abnimmt, bezogen auf die Dichte und sp3-Hybrid-Anleihe-Inhalt des Films.

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