含氢类金刚石膜沉积过程的分子动力学模拟

摘要

含氢类金刚石膜(diamond-like carbon,DLC)的超低摩擦特性与其沉积制备过程密切相关.采用分子动力学模拟的方法,计算了以CH3基团为沉积物,在多种不同入射能下制备含氢DLC膜的动力学过程.通过沉积原子数统计分析、薄膜密度和sp杂化分析考察了含氢DLC膜的结构特性.通过比较模拟结果,发现随着入射轰击能量的增加,含氢类金刚石膜中碳的含量总体上呈现增加的趋势;在含氢DLC膜中所沉积的氢原子数存在峰值,峰值前后变化趋势相反,大于80eV以后趋于饱和与稳定,薄膜相对密度也随之增加,达到50eV时趋于稳定值;膜中碳原子比氢原子具有更强的成键能力,易与基底发生化学吸附;沉积源基团的氢含量决定生长成膜以后的薄膜氢含量,沉积源基团中的氢含量高,则所生长薄膜的氢含量高.