上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系, 上海 200444
利用非平衡磁控溅射法制得厚度达到2.23 μm的掺铬含氢类金刚石(Cr-DLC)碳膜。 采用Raman光谱和XPS对制得的薄膜进行了结构和热稳定性等表征。 结果表明: 室温时, 薄膜在1 544 cm-1附近的Raman“G”峰归属于石墨结构中C—C键的伸缩振动, 即E2g 模式; 而1 367 cm-1附近的“D”峰归属于sp2碳环的“呼吸”振动模式, 即A1g模式; 计算得到薄膜sp3键的相对含量约为48at.%。 加热至300 ℃, 薄膜的Raman谱图与室温时相似, 表明此温度段薄膜的结构稳定, 未发生明显改变; 至400 ℃时, ID/IG值迅速增大, sp2键含量升高, 表明此时DLC膜发生了明显的结构变化, 开始发生石墨化。 继续升温, 膜中ID/IG比率增加, “G”峰位向高波数方向位移, 表明 sp2/sp3比率逐渐增大, 薄膜石墨化程度加强, sp2键的无序度逐渐降低, 最终导致薄膜的摩擦系数和磨损率等逐渐增大, 热稳定性逐渐降低。 退火600 ℃时, ID/IG值以及sp2键含量达到最大值, DLC薄膜失效。
非平衡磁控溅射 类金刚石碳膜 Raman 光谱 热稳定性 UBMS Diamond-like carbon film Raman spectrum XPS XPS Thermal stability 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3568
西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710032
采用宽光谱变角度椭圆偏振仪对非平衡磁控溅射(UBMS)技术沉积的类金刚石(DLC)薄膜的光学常数进行了测量与分析。在建立模型时，根据DLC薄膜成膜特性，分析和调整了模型结构；综合考虑了表面粗糙度、薄膜与基底表面及界面因素对测试结果的影响，将表面层和界面层分离出来，并采用有效介质方法对它们的影响作了近似处理。结果表明：硅基底上采用UBMS技术制备DLC薄膜的椭偏数据，经该模型拟合后均方误差(MSE值)从37.39下降到4.061，提高了测量精度。
类金刚石薄膜 椭偏仪 非平衡磁控溅射 diamond-like carbon film ellipsometer unbalanced magnetron sputtering (UBMS)
1 西安工业学院,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西,西安,710032
2 悉尼大学 物理系,悉尼,新南威尔士,2006,澳大利亚
类金刚石(DLC) 薄膜可用作红外增透保护膜,高的薄膜残余应力造成薄膜附着力下降是目前应用中存在的主要问题之一.本文从DLC薄膜作为红外增透保护膜的需求出发,采用非平衡磁控溅射技术生长DLC薄膜.实测了薄膜的残余应力,分析研究了薄膜残余应力在不同工艺条件下的变化情况.探讨了薄膜残余应力与薄膜厚度、光学透过率、离子能量、沉积速率以及能流密度之间的关系.研究结果表明,薄膜残余应力平衡值在0.9～2.2GPa之间,相应的单面镀膜样片的透过率在4μm波长处为69% ～ 63%,随工艺的不同而变化.工艺优化后薄膜残余应力显著下降.硅基底上薄膜与基底剥离的力的临界值大于2160GPa·nm,最大薄膜厚度≥ 2400nm;锗基底上最大薄膜厚度≥ 2000nm,可以满足整个红外波段的需求.
应力 类金刚石薄膜 非平衡磁控溅射 红外增透保护膜
