2。1 镀膜原理及装置 5

2。2实验仪器及耗材 6

2。3阴极弧电流对Cr掺杂DLC薄膜的性能影响 6

2。4表征手段 7

2。4。1 拉曼光谱仪 7

2。4。2 X射线光电子能谱仪 7

2。4。3 原子力显微镜 8

2。4。4接触角Θ° 8

2。4。5探针式轮廓仪 8

2。4。6薄膜硬度和弹性模量 8

2。4。7动电位极化测试 9

3 薄膜结构、成分与形貌分析 10

3。1 Raman光谱分析薄膜结构 10

3。2 XPS分析薄膜成分 10

3。3 AFM分析薄膜形貌 12

3。4 薄膜的机械力学性能分析 12

3。5 耐腐蚀性能及疏水性能分析 13

结  论 16

致  谢 17

参 考 文 献 18

1  引言

1。1 类金刚石薄膜简介

随着现代科学的日益发展，许多的各种材料都得到了进一步的开发和应用。其中碳材料也起到了重要的作用，种类也日益增加。从木炭、焦炭到石墨烯、碳纤维等，因其性能良好，应用领域也越来越广泛。其中，DLC薄膜作为一种新型的碳材料，因其特殊的结构、优良的性能、广泛的应用等特点引起了越来越多的关注。

1971年，Aisenberg[1]等首次利用离子束沉积技术制备得到了一种绝缘碳膜，宣告了类金刚石薄膜的诞生。DLC薄膜的生产工艺简单，性能优良。虽然当下DLC薄膜仍存在许多尚未解决的问题，但DLC制备技术日益完善，且DLC膜的社会需求量不断增加，DLC薄膜的研究价值也日益突显[2]。文献综述

1。2 DLC薄膜的结构与性质

由碳元素所组成的DLC薄膜是一种亚稳态非晶薄膜，简称为非晶态碳（a-C）膜，其结构是由金刚石相的sp3杂化键和石墨相的sp2杂化键组成的一种短程有序而长程无序的三维网络结构[3]。

由于制备DLC时碳源的选择以及制备方法的不同，膜内有时会含有H元素。因而类金刚石薄膜可以分为无氢类DLC（a-C）薄膜和含氢类DLC（a-C:H）薄膜两大类[4]。无氢类DLC薄膜中的sp3含量高于80%时，称为四面体非晶碳膜（ta:C膜），含氢类DLC膜中的sp3含量高于70%的称为氢化四面体非晶碳膜(ta-C: H)[5]。

DLC薄膜中有大量的金刚石相结构（sp3碳杂化键结构），因此很多性能与金刚石薄膜相类似，比如硬度高、化学性质稳定、弹性模量高、电阻率高、导热性能好、透光性好等。

1。3 DLC薄膜的制备方法

1。3。1 化学气相沉积法

利用化学气相沉积法（CVD）制备DLC薄膜的时候，薄膜在沉积制备的过程中会发生一系列的化学反应。如在高温下碳卤化物等物质会发生氧化、分解等化学反应，然后在基底表面沉积形成类金刚石薄膜[6]。以下三种是化学气相沉积法的主要类型。

① 热丝化学气相沉积法制备DLC薄膜，是把基底放在温度为500～1000℃的反应室底部[7]。在基底上放一根温度为2200℃的热钨丝，在高温激发下，反应室的碳源气体会转变成多种含碳的活性粒子，在基底表面发生反应，然后沉积成DLC薄膜。若热钨丝温度过高，则会导致热丝表面的碳化物挥发，从而使基底上的DLC膜受到污染，过低则会降低其沉积速率，且sp3成分含量会减少。Harris[8]用此法制备DLC薄膜后发现压力为2KPa时，金刚石相的生长最快。