類金剛石（DLC）薄膜具有高硬度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低摩擦系數(shù)等一系列優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。但由于制備技術(shù)的限制,導(dǎo)致薄膜存在內(nèi)應(yīng)力高和韌性低等缺陷,從而制約其實(shí)用化發(fā)展。本論文以選擇性金屬元素?fù)诫s類金剛石薄膜技術(shù)為主導(dǎo),以降低薄膜內(nèi)應(yīng)力、改善薄膜韌性為目的,利用陰極電弧沉積技術(shù)制備了單元素Ti摻雜（Ti-DLC）和Al元素?fù)诫s（Al-DLC）復(fù)合薄膜,分析了不同鍵合特性的金屬元素對DLC薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。在此研究基礎(chǔ)上制備出雙元素N-Ti共摻（N,Ti）-DLC和N-Al共摻（N,Al）-DLC復(fù)合薄膜,探索了不同制備工藝及參數(shù)與雙元素共摻DLC復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、成分、表面形貌和力學(xué)性能之間的聯(lián)系,并在該研究基礎(chǔ)上得出最佳工藝條件。研究結(jié)果表明:（1）利用陰極電弧沉積技術(shù)在單晶硅（100）基體上制備了純DLC薄膜和Ti-DLC、Al-DLC復(fù)合薄膜。通過與純DLC薄膜對比發(fā)現(xiàn):薄膜中摻入金屬元素影響了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌和力學(xué)性能。Ti和Al元素?fù)饺氡∧ず蟠龠M(jìn)了C-sp~2雜化鍵團(tuán)簇的增長,薄膜內(nèi)應(yīng)力得到有效釋放,表面粗糙度增加,薄膜的硬度降低,但Al-DLC復(fù)合薄... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 類金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)及分類
    1.2 類金剛石薄膜的制備方法
        1.2.1 物理氣相沉積技術(shù)
        1.2.2 化學(xué)氣相沉積技術(shù)
    1.3 類金剛石薄膜的性質(zhì)和應(yīng)用
    1.4 類金剛石薄膜存在的問題
    1.5 元素?fù)诫sDLC復(fù)合薄膜研究現(xiàn)狀
        1.5.1 金屬元素?fù)诫sDLC復(fù)合薄膜
        1.5.2 非金屬元素?fù)诫sDLC復(fù)合薄膜
        1.5.3 多元素共摻DLC復(fù)合薄膜
    1.6 本論文研究目的、主要內(nèi)容及意義
第二章 類金剛石薄膜的制備工藝及表征
    2.1 薄膜制備裝置
    2.2 薄膜制備工藝
    2.3 類金剛石復(fù)合薄膜的表征方法
        2.3.1 薄膜的結(jié)構(gòu)和成分表征
        2.3.2 薄膜的表面形貌表征
        2.3.3 薄膜的內(nèi)應(yīng)力分析
        2.3.4 薄膜的硬度和韌性分析
第三章 Al-DLC和Ti-DLC復(fù)合薄膜的制備及力學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 純DLC薄膜及金屬摻雜-DLC復(fù)合薄膜的制備及分析
        3.2.1 純DLC薄膜和金屬摻雜DLC薄膜的制備
        3.2.3 純DLC薄膜和金屬摻雜DLC薄膜的微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.2.4 純DLC薄膜和金屬摻雜DLC薄膜的表面形貌分析
        3.2.5 純DLC薄膜和金屬摻雜DLC薄膜的力學(xué)性能分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的制備及力學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的制備及分析
        4.2.1 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的制備
        4.2.2 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)分析
        4.2.3 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的成分分析
        4.2.4 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的表面形貌分析
        4.2.5 (N,Ti)-DLC復(fù)合薄膜的力學(xué)性能分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜制備及力學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的制備及分析
        5.2.1 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的制備
        5.2.2 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)分析
        5.2.3 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的成分分析
        5.2.4 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的表面形貌分析
        5.2.5 (N,Al)-DLC復(fù)合薄膜的力學(xué)性能分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號：3687717