衬底偏压对掺铬类石墨碳膜组织、性能及碳键结构的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同衬底偏压下沉积了掺铬类石墨非晶碳膜,研究了衬底偏压对其显微组织、硬度、内应力、结合强度和碳键结构的影响,着重分析了衬底偏压对碳膜硬度的影响机理。结果表明:随着衬底偏压增大,掺铬类石墨碳膜的显微组织先是趋于致密化,偏压过大时则会形成受损的凝絮状结构,而碳膜的硬度、内压应力和结合强度均先增后减;碳膜的硬度和内压应力在-90V偏压下达到最大,分别为3 295HV和1.133GPa,此时的碳膜具有最致密的显微组织和最高含量的sp3碳组分;碳膜的结合强度则在-65V偏压下达到最大,其临界载荷为53.8N;掺铬类石墨碳膜硬度的变化与碳膜的碳键结构、内应力和显微组织的演变存在明显的相关性。

磁控溅射含Ti非晶碳膜的微观结构分析

用磁控溅射方法制备了含Ti4at％，18at％，27at％的非晶碳膜。用XPS分析了含Ti18at％碳膜的碳键结构、化合物组成。结果发现：碳膜的C1s峰在284eV附近，碳膜中sp^2：sp^3=14．6：6．3，sp^2占明显优势，碳键结构以sp^2为主；Ti2p谱的455．2eV处的峰对应TiC，说明形成了TiC。用XRD对含Ti4at％，18at％，27at％碳膜进行物相分析。结果发现：含Ti18at％和27at％时，都存在TiC（111），TiC（200）和TiC（220）晶向，但27at％的Ti（111）取向更加明显；4at％时，没有发现TiC相。TEM的分析结果证明，含Ti18at％的碳膜在非晶的基体上分布有TiC的颗粒。四点探针法（FPM）测定3种非晶碳膜的电阻率分布在9×10^-5-2×10^-4Ωm之间，随着Ti含量的增加，电阻率减小。可以认定：磁控溅射制备的碳膜是碳键结构以sp^2为主的非晶碳膜，加入一定量Ti后，在非晶的基体上形成Ti化合物的晶体颗粒。

类石墨碳膜的制备及其与类金刚石碳膜的区分

类金刚石碳膜的碳键结构一般以sp3为主,用离子束辅助磁控溅射制备了以sp2为主的非晶碳膜,即类石墨碳膜.分析类石墨碳膜的成分、组织结构,并通过这些结果区分类石墨碳膜与类金刚石碳膜.采用卢瑟福背散射谱(RBS)、x射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、x射线光电子谱(XPS)、四点探针法(FPM)分析了成分、组织结构及电阻率,结果表明:制备碳膜的晶体结构是非晶,碳键结构以sp2为主,电阻率在10-4～10-2 Ω·(m之间.证明这种非晶碳膜不同于类金刚石碳膜(sp3为主).