Structuur en eigenschappen van Diamond-achtige Films gemaakt door Medium frequentie gepulseerde spontane Magnetron sputteren technologie

Structuur en eigenschappen van diamant-achtige films gemaakt door Medium frequentie gepulseerde spontane magnetron sputteren technologie

Diamant-achtige (DLC) films werden voorbereid door als gepulseerde niet-evenwichts magnetron sputteren op glas dia's en de effecten van depu bij het plaatsen druk op laagdikte, de microstructuur, de mechanische eigenschappen en de optische eigenschappen werden bestudeerd. Dikte testresultaten tonen dat DLC laagdikte met de toename van de druk van de depositie toeneemt. X-Ray photoelectron spectroscopy testresultaten tonen aan dat wanneer de depositie druk van 0.18Pa tot 1.50Pa stijgt, de inhoud van sp3 hybride koolstof in DLC film met de toename van de druk van de depositie vermindert. De resultaten van nano inspringing en ellipsometrie test blijkt dat de nano hardheid en brekingsindex van DLC film af met de toename van de druk van de depositie. De gevolgen van druk van de depositie op de groei en de hechting van de structuur van de dunne lagen werden geanalyseerd door ondiepe injectie model. De bovenstaande resultaten blijkt dat de afzetting druk een grote invloed op de DLC laagdikte, sp3 hybride koolstofgehalte, mechanische en optische eigenschappen heeft.

(diamond - like carbon DLC) dunne film is sleutel (sp3) met diamond structuur van metastabiele amorf, amorf koolstof-materialen, de uitgebreide prestaties van het membraan is vergelijkbaar met de film, zoals hoge hardheid, lage wrijvingscoëfficiënt, hoog diamond warmte geleiding en lage diëlektrische constante, hoge breedbandkloof, infrarood doorlating, goede chemische stabiliteit en biocompatibiliteit, enzovoort, en vergeleken met de diamond film afzetting temperatuur laag, hoog kosten prestaties, de oppervlakte van het membraan ruwheid is klein, de voordelen van gemakkelijke voorbereiding, daarom, het is een goede applicatie prospect op het gebied van machines, elektronica, optica, geneeskunde en corrosie bestendige materialen.

Sinds Aisenberg en Chabot eerst in 1971 door afzetting Ion straalmethode bij kamertemperatuur (Ion beam afzetting IBD) nadat de voorbereiding van de DLC-film, hebt ontwikkeld een aantal bereidingswijzen van DLC film, zoals de magnetron sputteren, Ion beam bijgestaan afzetting, kathodische vacuüm boog depositie, gepulseerde laser deposition radiofrequentie gloed geen kwijting chemical vapor deposition methode, elektron cyclotron resonantie chemical vapor deposition methode, plasma bijgestaan chemical vapor deposition methode, zoals fysieke vapor deposition (PVD) en chemical vapor deposition (CVD) methode.

Magnetron sputteren is een van de meest gebruikte methoden te bereiden DLC films, met opmerkelijke kenmerken zoals uniforme film laag, goede dichtheid, goede proces herhaalbaarheid, hoog afzetting tarief en substraat van de lage temperatuur. De technologie van als gepulseerde niet-evenwichts magnetron sputteren ontwikkeld in de afgelopen jaren, combineren de voordelen van als gepulseerde sputteren en niet-evenwichts magnetron sputteren, is uitgegroeid tot de erkende voorkeur proces voor de bereiding van allerlei van functionele dunne films, met inbegrip van isolerende materialen, en is wijd verbeid gebruikt in het laboratorium en industrie. Naast de voordelen van algemene magnetron kathodische depositie, kan deze methode effectief elimineren het fenomeen van de boog kwijting target vergiftiging, effectief verbeteren van de structuur, de kwaliteit en de eigenschappen van de film, en verbeteren de hechting tussen de film en het substraat.

DLC film combinatie in de vorm van covalente binding tussen de koolstofatomen, chemische bindingen zijn voornamelijk sp2 en sp3 gekruist belangrijke hybride sleutel, de twee niveaus van hoe veel een directe impact op de prestaties van DLC film: de kruising van de belangrijkste inhoud van sp3 is hoger , meer dicht bij de aard van de diamanten film, gekenmerkt door membraan laag dichtheid, hoge hardheid, goede weerstand tegen chemische corrosie, de band gap breedte en hoge soortelijke weerstand. Met verschillende afzetting methoden en parameters, de inhoud van sp3 hybride bond in de film DLC bereid is anders, en van de film prestaties zullen sterk afwijken. In deze paper, diamant-achtige films werden voorbereid door gepulseerde als magnetron sputteren. De gevolgen van druk van de depositie op de laagdikte, de structuur van de chemische binding, de mechanische eigenschappen en de optische eigenschappen werden bestudeerd.

1. experiment

Diamant-achtige (DLC) films werden gestort op het glas dia's met behulp van de frequentie van de medium gepulseerde niet-evenwichts magnetron sputteren technologie, met grafiet (zuiverheid 99,99%) Als de doelgroep materiaal en argon (zuiverheid 99,99%) Als het sputteren gas. Voordat het substraat de Vacuuemcel gestoken is, het eerst wordt gereinigd met aceton, watervrij alcohol gede¨ uoniseerd water respectievelijk door echografie voor 15min, en vervolgens gedroogd met infrarode lamp en geplaatst in de Vacuuemcel. Moleculaire pomp werd gebruikt voor opzuigen. Nadat de mate van vacuüm 5.0 bereikt 10-4 Pa, argon werd geïnjecteerd om te veranderen van de vacuüm mate aan 2.0 Pa en een pulse bias voeding gewend was negatief vooroordeel 700V toevoegen op het substraat voor kathodische reiniging voor 15min (plicht verhouding van 80%) verder verwijderen van onzuiverheden en olie moleculen geadsorbeerd aan het oppervlak van de drager vervagen, waardoor de interface staat sterk worden verbeterd. In de film deposition proces, de afstand van de target-base was 90 mm, de kracht van als voeding sputteren 290 W, de frequentie was 40 kHz, en de taakcyclus was 80%, de pols bias voeding is vastgesteld op 100V, de frequentie was 40 kHz , de taakcyclus was 80%, de temperatuur van het substraat was kamertemperatuur, en de afzetting druk was 0.18 Pa, 0.36 a, 0.72Pa, en 1,50 Pa, respectievelijk.

Veeco Dektak 150 stap instrument werd gebruikt voor het meten van de dikte van de bereid DLC-film. Het systeem van de oppervlakteanalyse kratos-xsam800 wordt gebruikt voor de analyse van de X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) van de monsters, met behulp van 13 kV 19 mA Al Ka X-ray (1486.6 eV) bron, en de vacuüm opleiding in de kamer van de analyse is hoger dan 1 10-6-Pa. De nano-hardheid test werd voltooid op de MTS nano-inspringing instrument (xp type). Tijdens de nano-inspringing, 3 punten van elk monster zijn genomen voor het testen, en dan de gemiddelde waarde van de nano-hardheid van de 3 punten als de gemiddelde nano-hardheid van elk monster werd genomen. De optische constanten van de dunne film werden gemeten op de m-2000 di spectroscopische ellipsometer geproduceerd door J.A.W. ollam in de Verenigde Staten, met het golflengtegebied van 600-1700nm.

2. conclusie

Diamant-achtige films waren bereid met argon als een ondersteunende gas en door middel van tussenliggende frequentie gepulseerde niet-evenwichts magnetron sputteren technologie. De invloed van de depositie druk op de microstructuur en mechanische eigenschappen van DLC films werd bestudeerd:

(1) DLC laagdikte neemt toe met de toename van de druk van de depositie.

(2) XPS-testresultaten tonen dat wanneer de depositie druk van 0.18 tot 1.50Pa stijgt, de inhoud van sp3 hybride bond in DLC film met de toename van de druk van de depositie vermindert. De invloed van sedimentaire druk op de inhoud van sp3 hybride bond in DLC film kan worden verklaard door "ondiepe injectie model".

(3) nano-inspringing testresultaten tonen aan dat wanneer de depositie druk van 0.18Pa tot 1.50Pa stijgt, de nano-hardheid en elastische herstel van DLC film met de toename van de druk van de depositie afnemen zal.

(4) ellipsometrie testresultaten tonen dat, bij de dezelfde golflengte van de test, de brekingsindex van DLC film vermindert met de toename van de druk van de afzetting, die gerelateerd is aan de dichtheid van de film en de sp3 hybride bond inhoud.

IKS PVD, frequentie van de mediummagnetron sputteren technologie, nu contact opnemen met ons, iks.pvd@foxmai.com