Structura și proprietățile filmelor cu diamant realizate de frecvențe medii Pulsed Nonquilibrium Magnetron Sputtering Technology

Structura și proprietățile filmelor în formă de diamant, realizate de tehnologia pulverizată cu pulverizare a magnetronului fără echilibru

Filmele asemănătoare diagramei (DLC) au fost pregătite prin pulverizarea pulverizării de magnetron de non-echilibru pe diapozitive de sticlă și au fost studiate efectele presiunii de depunere asupra grosimii peliculei, microstructură, proprietăți mecanice și proprietăți optice. Rezultatele testelor de grosime arată că grosimea filmului DLC crește cu creșterea presiunii de depunere. Rezultatele testului de spectroscopie fotoelectronică cu raze X arată că, atunci când presiunea de depunere crește de la 0,18Pa la 1,50Pa, conținutul de carbon hibrid sp3 în pelicula DLC scade odată cu creșterea presiunii de depunere. Rezultatele testelor de nanoindentație și ellipsometrie arată că duritatea nano și indicele de refracție al filmului DLC scad cu creșterea presiunii de depunere. Efectele presiunii de depunere asupra structurii de creștere și de legătură a peliculelor subțiri au fost analizate prin model de injecție cu adâncime. Rezultatele de mai sus arată că presiunea de depunere are o mare influență asupra grosimii filmului DLC, a conținutului de carbon hibrid sp3, a proprietăților mecanice și optice.

(stratul subțire DLC) este o cheie (sp3) care conține structura diamantată a materialelor metamorfoase amorfe și amorfe, performanța completă a membranei este similară cu cea a diamantului, cum ar fi duritatea ridicată, coeficientul de frecare scăzut, conductivitatea ridicată a căldurii și constanta dielectrica scazuta, diferenta mare in banda larga, transmitanta infrarosie, stabilitate chimica buna si biocompatibilitate si asa mai departe, si in comparatie cu temperatura de depunere a diamantului temperatura scazuta, costul ridicat al performantelor, rugozitatea suprafetei membranei este mica, avantajele de pregatire usoara, are o bună perspectivă de aplicare în domeniul mașinilor, electronicii, materialelor optice, medicamentelor și materialelor rezistente la coroziune.

De când Aisenberg și Chabot au început prima dată în 1971 metoda de depunere cu fascicul de ioni la temperatura camerei (depunerea cu fascicul de ioni IBD) după prepararea peliculei DLC, au dezvoltat o varietate de metode de preparare a peliculei DLC, cum ar fi pulverizarea magnetronică, depunere cu depunere laser în vapori, metoda de depunere cu vapori de pulverizare cu laser, metoda de depunere cu vapori chimici cu descărcare prin descărcare cu descărcare prin radiație electronică, metoda de depunere cu vapori chimici de rezonanță electronică, metoda de depunere chimică a vaporilor asistată de plasmă, cum ar fi metoda depunerii fizice de vapori (PVD) și metoda de depunere chimică prin vapori (CVD).

Sputteringul Magnetron este una dintre metodele cele mai utilizate pentru prepararea peliculelor DLC, cu caracteristici remarcabile, cum ar fi stratul de film uniform, densitatea bună, repetabilitatea procesului bun, rata mare de depunere și temperatura scăzută a substratului. Tehnologia pulverizării prin pulverizare a pulberilor de magnetron de non-echilibru sa dezvoltat în ultimii ani, combinând avantajele aplicării pulverizării prin pulverizare și pulverizării cu magnetron de non-echilibru, a devenit procedeul preferat pentru prepararea unei varietăți de filme subțiri funcționale, inclusiv materiale izolante, și a fost utilizat pe scară largă în laborator și industrie. Pe lângă avantajele depunerii de pulverizare magnetronă generală, această metodă poate elimina eficient fenomenul de descărcare în arc și otrăvirea țintă, îmbunătățește efectiv structura, calitatea și proprietățile filmului și îmbunătățește aderența dintre film și substrat.

Combinația de filme DLC sub forma unei legături covalente între atomii de carbon, legăturile chimice sunt în principal chei hibride sp2 și sp3, cele două nivele ale impactului direct asupra performanței filmului DLC: conținutul cheii de hibridizare sp3 este mai mare, mai aproape de natura filmului diamantat, caracterizată prin densitatea stratului membranar, duritate ridicată, rezistență bună la coroziunea chimică, lățimea spațiului benzii și rezistența ridicată. Cu diferite metode de depunere și parametri, conținutul de hibrid sp3 în filmul DLC pregătit este diferit, iar performanța filmului va fi foarte diferită. În această lucrare, filmele în formă de diamant au fost preparate prin impulsuri pulsate dacă pulverizarea magnetronului. Au fost studiate efectele presiunii de depunere asupra grosimii peliculei, structurii de legătură chimică, proprietăților mecanice și proprietăților optice.

1. Experiment

S-au depus filme asemănătoare diamantului (DLC) pe diapozitivele de sticlă utilizând tehnologia pulverizată cu pulverizare de non-echilibru cu pulverizator de magnetron, cu grafit (puritate 99,99%) ca material țintă și argon (puritate 99,99%) ca gaz de pulverizare. se introduce în camera de vid, se curăță mai întâi cu acetonă, alcool anhidru și apă deionizată, respectiv cu ultrasunete timp de 15 minute, apoi se usucă cu lampă infraroșie și se pune în camera de vid. Pompa moleculară se utilizează pentru extracția în vid. După ce gradul de vid a atins valoarea de 5,0 10-4 Pa, s-a injectat argonul pentru a schimba gradul de vid la 2,0 Pa și a fost utilizată o sursă de alimentare cu impulsuri pentru a adăuga polarizare negativă 700V pe substrat pentru curățare prin pulverizare timp de 15 minute ) pentru a îndepărta în continuare impuritățile și moleculele de ulei adsorbite pe suprafața substratului, îmbunătățind astfel foarte mult starea interfeței. În procesul de depunere a filmului, distanța de bază a țintă a fost de 90 mm, puterea sursei de alimentare cu pulverizare a fost de 290 W; frecvența a fost de 40 kHz, iar ciclul de funcționare a fost de 80%, tensiunea de alimentare a impulsului a fost fixată la 100V, frecvența a fost de 40 kHz, ciclul de funcționare a fost de 80%, temperatura substratului a fost temperatura camerei și presiunea de depunere a fost de 0,18 Pa , 0,36 a, 0,72 Pa și respectiv 1,50 Pa.

Instrumentul Veeco Dektak 150 a fost utilizat pentru a măsura grosimea filmului DLC preparat. Sistemul de analiză a suprafeței kratos-xsam800 este utilizat pentru analiza spectroscopiei fotoelectronice cu raze X (XPS) a eșantioanelor, folosind sursa de 13 kV 19 mA Al Ka (1486,6 eV) și gradul de vid în sala de analiză este mai mare de 1 10-6 Pa. Testul de nano-duritate a fost finalizat pe instrumentul MTS de nano-indentare (tip xp). În timpul nano-indentării, 3 puncte din fiecare probă au fost luate pentru testare, iar apoi valoarea medie a nano-durității celor 3 puncte a fost considerată ca nano-duritatea medie a fiecărei probe. Constantele optice ale peliculei subțiri au fost măsurate pe elipsofilul spectroscopic m-2000 produs de JAW ollam în Statele Unite, cu gama de lungimi de undă de 600-1700nm.

2. Concluzie

Filmele asemănătoare diagramelor s-au preparat cu argon ca gaz auxiliar și cu ajutorul tehnologiei pulverizatoare de non-echilibru de pulverizare cu magnetron cu frecvență intermediară. Sa studiat influența presiunii de depunere asupra microstructurii și a proprietăților mecanice ale peliculelor DLC:

(1) Grosimea filmului DLC crește cu creșterea presiunii de depunere.

(2) Rezultatele testelor XPS arată că atunci când presiunea de depunere crește de la 0,18 la 1,50 Pa, conținutul de legătură hibrid sp3 în pelicula DLC scade odată cu creșterea presiunii de depunere. Influența presiunii sedimentare asupra conținutului de hibrid sp3 în filmul DLC poate fi explicată prin "model de injecție superficială".

(3) rezultatele testelor de nanoindentație arată că, atunci când presiunea de depunere crește de la 0,18Pa la 1,50Pa, nano-duritatea și recuperarea elastică a peliculei DLC va scădea odată cu creșterea presiunii de depunere.

(4) rezultatele testului de ellipsometrie arată că, la aceeași lungime de undă de încercare, indicele de refracție al filmului DLC scade odată cu creșterea presiunii de depunere, care este legată de densitatea peliculei și de conținutul de legătură hibrid sp3.

IKS PVD, tehnologie de sputtering cu magnetron de medie frecvență , contactați-ne acum, iks.pvd @ foxmai.com