氟化类金刚石薄膜附着性能的研究

摘要

本文研究了F-DLC薄膜的附着性能。实验制备了两种F-DLC薄膜样品，第一种采用反应磁控溅射法，以氩气(Ar)和三氟甲烷（CHF3）为源气体并利用316L不锈钢为基片，制备了F-DLC薄膜；第二种以Ar为源气体，以316L不锈钢为基片，在不同功率条件下制备了Si过渡层，并在该Si薄层上沉积了F-DLC薄膜。通过划痕实验测试了各个样品的膜/基结合强度。结果表明，引入Si过渡层可以明显增强氟化类金刚石薄膜和不锈钢基片之间的附着力，并且附着力和沉积Si过渡层的射频输入功率有关，该功率为200W时，F-DLC薄膜和不锈钢薄膜之间的结合强度最佳。通过扫描电镜对薄膜表面形貌的观察、晶粒尺寸的分析以及薄膜键结构的红外光谱、拉曼光谱分析，发现F-DLC膜/基结合强度还与样品中Si-C，Si-C2，Si-H键等键的相对强度以及Si的键入方式直接相关。研究同时发现Si过渡层的引入并未改变薄膜的DLC主体结构，但会导致薄膜中C-F键、CHFx键和C=C键的相对含量、以及sp3键和sp2键的相对含量发生一定的变化。