《DLC薄膜的研究》PPT课件.ppt

《《DLC薄膜的研究》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、PECVD法低温生长类金刚石薄膜的结构及光学特性研究学院：光电信息学院专业：光电信息工程姓名：王晓龙学号：120119111导师：杨陈全文内容一、绪论1.课题研究背景2.DLC薄膜的制备方法3.电化学沉积DLC膜的研究状况二、实验部分三、结果与讨论四、结论2一、绪论31.课题研究背景4高硬度低电阻低摩擦系数光透过性类金刚石碳(DLC)材料被美国定为21世纪战略新材料之一DLC薄膜可广泛应用于机械、光学、电子等工业领域什么是DLC？DLC又称（类金刚石），是一种非晶态结构，它是以SP3键碳共价结合为主体并混合有SP2键碳的远程无序立体网状结构：52.DLC薄膜的制备方法及特点6本课题主要是探索

2、电化学沉积DLC薄膜的制备工艺及进行初步的性能表征3.电化学沉积DLC膜的研究状况自1992/1996年，Namba等人分别用乙醇/甲醇首次在硅片上制得碳膜以来，液相方法愈来愈受到人们的重视2001/江河清、2002/沈风雷、2005/闫兴斌、2007/陈刚等人都开展了相关研究，但该方法目前仍处于实验室研究阶段我们拟通过独特的恒压恒流电源平台，以甲醇为碳源，在硅片上沉积取得相关创新性成果7二、实验部分81.实验内容本论文主要是利用液相沉积法制备DLC薄膜，分别考察温度、电极距离、水的添加量以及沉积时间对薄膜的影响;并对所得的薄膜进行表征92.实验装置（实物/示意图）10实验条件：恒压恒流电源

3、/甲醇碳源/50℃水浴3.表征方法11主要是通过原子力显微镜（AFM）对自制薄膜进行形貌和粘附力表征（1）形貌表征原理原理：保持悬臂的形变量不变，针尖随样品表面的起伏上下移动，同时记录下针尖的上下运动轨迹，并转化成图片形式。12检测器激光束AFM工作原理13能达到<1nm的纵向分辨率（如：右图为同组刘文升用前驱体法制得的具微/纳米凹坑织构的DLC薄膜，坑深约1nm）（2）粘附力（力曲线）表征原理14左上：探针压下和上升过程中悬臂梁弯曲状况示意图右下：典型力曲线图粘附力三、结果与讨论151.电极距离对电极负载电阻的影响16通过调节电极间距离可调节加载电压或电流2.温度对甲醇电阻的影响17液体温

4、度的升高不仅能显著影响成膜机理，且能显著降低负载电阻、进而增大电流密度和提高镀膜速度3.水含量对电流密度和镀膜速度的影响18微量水的加入不仅能显著增大电流密度，且能有效增大镀膜速度4.电流密度和沉积时间的变化关系19镀膜初期电流的增大可能与复杂的竞争性成膜机理有关之后的下降主要是由于薄膜厚度的增加而引起电阻的升高5.镀膜前Si基体的表面形貌20HF腐蚀后的硅片呈山丘状，典型山丘高度约10nm、直径约150nm，表面平均粗糙度约1.6nm6.镀膜后（纯DLC）的表面形貌21电化学沉积DLC薄膜为颗粒状平整表面，最大颗粒高度约90nm、直径约180nm，表面平均粗糙度约12.3nm7.掺杂F后薄

5、膜的表面形貌22含氟DLC薄膜则表现为在小颗粒状平整表面散布着较大的山包状结构，典型山包高度约500nm、直径约1000nm，表面平均粗糙度约53nm，明显不同于纯甲醇电化学沉积薄膜镀膜前、后的形貌比较样品高度（nm）直径(nm)表面平均度(nm)形状镀膜前101501.6山丘状纯DLC9018012.3颗粒状平面F—DLC500100053小颗粒状平整表面散布着较大的山包状238.镀膜前基体的粘附力(湿度60%±10%)24基体粘附力：1.00±0.05nN9.纯碳DLC膜的粘附力25DLC膜粘附力：0.11±0.04nN10.掺氟DLC膜的粘附力（“晶粒”区）26“晶粒”区粘附力：0.0

6、5±0.01nN11.含氟DLC膜的粘附力（非“晶粒”区）27非“晶粒”区粘附力：0.000nN各表面及微区的粘附力比较28镀膜前粘附力最大，镀DLC膜后粘附力明显减小，掺杂F后粘附力更小，原因是其疏水性依次增大含氟DLC薄膜的非“晶粒”微区（B区）的粘附力明显小于“晶粒”微区（A区），说明B区表面的疏水性更大或表面能更低四、结论电极距离的减小、溶液温度的升高、一定范围内水含量的增加等都会显著加速DLC薄膜的沉积用自制装置成功地制得表面均匀而致密的DLC薄膜用三氟乙醇制备的掺氟DLC薄膜具有较小的粘附力，疏水性强29本论文研究的突破和创新之处：1.参与设计和搭建了独特的、能精密控制电压和电流

7、的恒压恒流供电系统，国内外尚无相关报道2.微量水的加入不仅能显著增大电流密度，且能有效增大镀膜速度3.用AFM对非均质表面进行微区粘附力测量，国内外罕见。30致谢感谢指导老师庞重军博士的启发鼓励和热情帮助感谢应化实验室提供良好的实验条件感谢化学学院及应化系师生的关心和支持感谢本原纳米仪器公司王春华工程师、汤华清工程师在AFM表征过程中的积极帮助感谢广东省自然科学基金和茂名学院自然科学基金的资助感谢论文评阅的各