采用磁控溅射法以石墨为靶材在玻璃衬底上沉积了类金刚石(DLC)薄膜, 用原子力显微镜表征了不同氮气流量条件下生长薄膜的形貌, 用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和分光光度计分析了样品的微结构、元素的价态和透光性能.结果表明：沉积的薄膜均为非晶结构.通入2 sccm氮气时, 薄膜的光学透过率大大提高, 此时DLC薄膜内的氮元素含量为5.88%,sp3键百分比为64.65%,ID/IG值为1.81; 掺氮DLC薄膜在可见光范围内光学透过率达到95.69%.随着氮气流量增加, DLC薄膜光学透过率呈现出下降的趋势.退火2 h后不掺氮DLC薄膜光学透过率呈小幅度下降, 而掺氮DLC薄膜的光学透过率几乎没有变化.

针对类金刚石(DLC)薄膜在精密机械零件中的应用，研究了在常温条件下沉积高界面强度的DLC薄膜的技术，以提高DLC薄膜与金属基材之间的结合强度。通过在基材与薄膜之间沉积加入a-Si∶H中间过渡层，研究了在不同金属基材上DLC薄膜的结合强度。采用Ball-on-Disk方法评价了薄膜的摩擦特性并测定其摩擦系数、疲劳破坏寿命和磨耗。实验结果表明：在薄膜与金属基材之间加入a-Si∶H过渡层后，界面的结合(键合)强度得到了明显的改善，在金属基材上沉积的DLC薄膜在磨耗过程中被完全磨穿而没有发生剥离。实验显示，在自制的化学气相沉积RF-DCCVD装置上沉积的DLC薄膜的最大沉积厚度是3.3 μm；在1 μm厚度的薄膜上施加2.94 N的负荷(点载荷)，其疲劳破坏寿命达到了70万循环；DLC薄膜与SiC, Si3N4, SUS304和SUJ2材料之间的摩擦系数为0.1～0.15。得到的结果验证了薄膜与金属间的结合强度和摩擦特性能够满足精密机械零件的使用要求。

椭偏法测试薄膜不能直接得到薄膜的光学参数，需进行数值反演算法近似求解。采用遗传算法，借鉴竞争选择、小生境和适应值调节思想，对选择算子、变异算子、交叉算子三个重要算子进行了适当改进，改进后算法有效防止了“早熟”现象，并搜索到了全局最优，降低了操作者对拟合模型设定初值的要求。在实践上，通过3种拟合方式的结果对比，得到了可靠的某条件下制备的类金刚石薄膜的光学常数，验证了改进遗传算法在拟合薄膜光学常数中的有效性。