氟化类金刚石膜的制备、结构和性能的研究

本文尝试了以CHF₃、CH₄／CHF₃和C₂H₂／CHF₃为源气体，利用微波ECR等离子体源离子注入技术和等离子增强化学气相沉积技术来制备氟化类金刚石膜的方法，并对DLC薄膜和FDLC薄膜的结构和性能进行了分析和比较。 研究了源气体的种类及流量比、微波功率、高压脉冲宽度、工作时间、工作温度、沉积偏压和不同基体等工艺参数对薄膜的结构和性能的影响，在此基础上，将PSⅡ和CVD两种工艺相结合，选择CH₄／CHF₃为源气体，同时采用等离子体源离子注入技术，以CH₄为源气体，制备类金刚石膜作为薄膜与不锈钢基体之间的过渡层，制备了综合性能良好的氟化类金刚石膜，这种工艺是相对最优的制备氟化类金刚石膜的方法。 论文采用傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、俄歇电子光谱、电子能谱和原子力显微镜等方法对所制备薄膜的结构和表面形貌进行了分析，分析结果表明：（1）实验所得的氟化类金刚石薄膜是非晶态膜，具有典型的类金刚石结构，表面粗糙度要低于类金刚石膜。（2）氟化类金刚石膜主要由-CH，-CH₂，-CF，-CF₂，-CF₃及少量的C=C、-CF_x组成。（3）源气体种类和流量不同，制备的薄膜结构不同。（4）不锈钢基体上制备的薄膜内部F浓度最大，而硅片上制备的薄膜表面F浓度最大。 论文还通过测量薄膜与水的接触角来研究薄膜的憎水性能；用划痕法、摩擦磨损测试对薄膜结合力进行评估；通过动电位扫描法测极化曲线法来考察薄膜的耐蚀性能。研究结果表明：（1）CH₄／CHF₃流量比为1：3时，薄膜接触角最大，远远高于同流量比下C₂H₂／CHF₃制备的薄膜的接触角；薄膜的接触角还随着微波功率、高压脉冲宽度、沉积偏压、工作时间的增大和基体温度的降低而增大。（2）氟化类金刚石膜具有结合力强、硬度高、耐蚀性能好的优点。