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含氢类金刚石薄膜(α-C:H)制备工艺的研究进展

万志华  
【摘要】:类金刚石薄膜分为含氢(α-C films)与不含氢(α-C:H)两钟。薄膜与基底的物理匹配性(膜-基结合力、薄膜内应力)、膜系微细结构、热稳定性等因素对类金刚石薄膜的综合性能有很大影响。本文综述了近几年来为提高类金刚石薄膜的摩擦学性能,在含氢类金刚石薄膜制备工艺方面的研究进展。通过对含氢类金刚石薄膜制备工艺在薄膜掺杂技术、梯度过渡多层膜系结构设计、氢含量控制等研究热点的进展综述,指出了改善含氢类金刚石薄膜摩擦学性能的关键因素。工艺方法上介绍了在传统化学反应气相沉积(CVD)工艺基础上发展起来的几种α-C:H 薄膜制备工艺技术,如磁控溅射等离子体化学反应气相沉积技术、非平衡磁控溅射化学反应气相沉积技术、增强等离子体化学反应气相沉积技术等制备工艺的研究新进展。在薄膜成分上介绍了掺杂元素(W、WC、Ti、Cr 等)与不同氢含量对改善含氢类金刚石薄膜摩擦学性能的研究进展;在薄膜结构上介绍了采用不同梯度过渡层(Ti/Ti_xC_y/α-C:H、TiN/TiNC/Ti-C:H、Cr/CrWC/WC-C: H 等)结构方式提高薄膜摩擦学性能的研究进展。对不同掺杂元素与不同成分梯度过渡层方式改善薄膜润滑性能与耐磨损性能的作用机理进行了小结。另外介绍了我所表面工程重点实验室在研究金属掺杂含氢梯度类金刚石薄膜制备工艺方面的进展。

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