类金刚石薄膜的真空制备技术及其性能研究(4)
利用DLC薄膜的耐腐蚀性和低温合成的特点，既可以将其镀在塑料饰件上，防止酸、碱及有机试剂的侵蚀，又可以在橡胶、树脂等有机材料上镀一层DLC薄膜，从而增加其柔软性，这在对有机材料有滑动性和密封性要求的领域用途很广。
1.4 类金刚石薄膜的制备方法
类金刚石薄膜的制备方法大体可分为两类：物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。
物理气相沉积法是指在真空条件下，至少有一种沉积元素被雾化（原子化）的气相沉积工艺，其特点是能够在各种基材上沉积膜层，膜基的界面可以得到改进，沉积速率高。物理气相沉积类金刚石薄膜一般采用高纯石墨为固体碳源，具体方法有热蒸发沉积和溅射沉积两种：热蒸发有激光蒸发、电弧蒸发和电子束加热等方法；溅射沉积是用高能粒子轰击靶物质（石墨），与靶表面原子发生弹性或非弹性碰撞，结果部分靶表面原子或原子簇蒸发出来，沉积在基底（衬底）上形成薄膜。根据气体的离化和等离子体的产生方法，溅射沉积又分为离子束溅射、直流溅射、磁控溅射、射频溅射等方法。
化学气相沉积方法是20世纪70年代末发展起来的一种材料表面改性技术，是一种利用化学反应的原理，从气相物质中析出固相物质沉积于基片表面形成镀层薄膜的沉积工艺，能赋予材料表面一些特殊的性能。利用化学气相沉积制备的DLC薄膜膜层致密，和基体结合力好，某些特殊薄膜还具有特异的光学、电学和热学等各种物理和化学性能，这类膜层表现出许多优点，包括膜层比较均匀，膜层质量稳定，绕镀性好且易于实现批量生产，因此得到了广泛的应用。常用的化学气相沉积类金刚石的方法有：直流辉光等离子体和射频辉光等离子体法。
1.4.1 弧光放电及磁过滤阴极电弧沉积法
弧光放电（Arc Discharge）沉积[26]是通过在碳阴极和阳极之间放电产生高纯碳离子体沉积膜的方法。弧光放电产生很高的碳等离子体流量（1017~1018/cm2.s），薄膜的沉积速率可达100nm/min。
磁过滤阴极电弧沉积是近年发展起来的一种沉积类金刚石薄膜的方法，具有设备简单、操作方便、沉积速率快、沉积温度低、膜/基结合强度高、易于过度到工业化生长等优点，适合沉积大面积硬质耐磨碳膜，能够方便地制备纯类金刚石和掺杂的类金刚石薄膜。
1.4.2 离子束沉积法
离子束沉积（Ion Beam）[27]是最早用来制备类金刚石薄膜的技术，是一种把碳粒子以离子的形式输送到基板表面进行沉积的方法。碳离子束可以由碳氢气体离化产生，也可通过溅射石墨靶获得。这种方法能在较低基板温度下合成出亚稳态的薄膜，沉积薄膜表面平滑、内应力小、附着力强、沉积速率低，工艺可控性好，离子能量和粒子流密度可以在很宽的范围内独立改变。
1.4.3 脉冲激光沉积方法
脉冲激光沉积（pulsed laser deposition）[28]是利用激光束的高能量来熔化和溅射蒸发碳靶，汽化产生等离子体，其中含有大量的带电的碳离子、原子、原子团和石墨颗粒，等离子体定向发射到位于靶对面的基底上，在基底上沉积出DLC膜。这种沉积方法可对化学成分复杂的复合材料进行全等同镀膜，易于保证镀膜后化学计量比的稳定，具有沉积速率快、杂质含量低、膜生长质量高、设备易于操控等优点。
1.4.4 磁控溅射沉积方法
磁控溅射法（magnetron sputtering）是利用受磁场控制的电子使Ar原子离化成Ar+，Ar+再轰击石墨靶靶面，溅射出的碳原子在基底成膜[29]。由于可以自由地控制真空室中的气压、溅射功率，因此采用磁控溅射镀膜的优点是工艺重复性好，沉积温度低，同时可以在大面积基底上获得厚度均匀的薄膜，而且它对基底的材料的要求不是很严格。
下一篇：PVP对三元材料的影响