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等离子体基离子注入电压对碳薄膜结构及摩擦学性能的影响

廖家轩;田忠;许江;杨海光;金龙

  用等离子体基离子注入(PBⅡ)技术在单晶硅表面注入 C_2H_2制备碳薄膜.研究了注入电压对碳薄膜结构及摩擦学性能的影响.XPS 表明,在3-5kV 范围内存在一个注入电压,对应成分及结构渐变的过渡层出现,该过渡层将碳薄膜与基体自然连接.低于该电压时没有过渡层,碳膜会自动脱落;高于该电压时,随注入电压的增加过渡层增厚、碳膜减薄.Raman 光谱表明,在5-10kV 范围内存在一个注入电压,对应类金刚石(DLC)膜出现,低于该值时对应类聚合物碳膜,高于该值时对应 DLC 膜.30kV 左右对应最高 Sp~3/Sp~2比值.原子力显微镜表明,DLC 膜光滑致密,表面形貌有所改善,粗糙度随注入电压的增加而减小.另一方面,DLC 膜使摩擦学性能大幅度提高,特别在低载荷(如0.1N)下其耐磨寿命呈数量级增加,体积磨损率为零.随注入电压的增加,摩擦系数和体积磨损率都逐渐减小,耐磨寿命先增加后减小.摩擦学性能与结构之间的关系及摩擦学机理也进行了讨论.……   
[关键词]:注入电压;碳薄膜;DLC;PBⅡ;结构;摩擦学性能
[文献类型]:会议论文
[文献出处]: 《2006全国摩擦学学术会议论文集(一)2006年