Struttura u Proprjetajiet ta 'Films li jixbħu lid-Djamanti Magħmulin Permezz ta' Frekwenza Medja Mhux Nkwilibriju Magnetron Sputtering Technology

Struttura u proprjetajiet ta 'films li jixbħu djamanti magħmulin minn teknoloġija ta' sputtering ta 'manjetron mhux ekwivalenti għal impulsi ta' frekwenza medja

Films li jixbħu d-djamanti (DLC) kienu ppreparati permezz ta 'kromotron non-equilibrium imputer sputtering fuq pjastri tal-ħġieġ, u l-effetti tal- pressjoni ta' depożizzjoni fuq il-ħxuna tal-film, mikrostruttura, proprjetajiet mekkaniċi u proprjetajiet ottiċi ġew studjati. Ir-riżultati tat-test tal-ħxuna juru li l-ħxuna tal-film DLC tiżdied biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni. Ir-riżultati tat-test tal-ispettroskopija tal-ispettroskopija tar-raġġi-X juru li meta l-pressjoni tad-depożizzjoni tiżdied minn 0.18Pa għal 1.50Pa, il-kontenut tal-karbonju ibridu sp3 fil-film DLC jonqos biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni. Ir-riżultati tan-nano-indentazzjoni u t-test ta 'l-ellipsometrija juru li l-ebusija tan-nano u l-indiċi refrattiv tal-film DLC jonqsu biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni. L-effetti tal-pressjoni tad-depożizzjoni fuq it-tkabbir u l-istruttura tal-irbit ta 'film irqiq ġew analizzati permezz ta' mudell ta 'injezzjoni baxxa. Ir-riżultati ta 'hawn fuq juru li l-pressjoni tad-depożizzjoni għandha influwenza kbira fuq il-ħxuna tal-film DLC, kontenut ta' karbonju ibridu sp3, karatteristiċi mekkaniċi u ottiċi.

tertuqa rqiqa (karbonju bħal Djamant) hija ċavetta (sp3) li fiha struttura ta 'djamant ta' materjali tal-karbonju amorfu, amorfu metastabbli, il-prestazzjoni komprensiva tal-membrana hija simili għal tertuqa djamant, bħal ebusija għolja, koeffiċjent ta 'frizzjoni baxxa, konduttività għolja tas-sħana u kostanti dielettriku baxx, vojt għoli tal-broadband, trasmissjoni ta 'l-infra-aħmar, stabbiltà kimika tajba u bijokompatibilità u l-bqija, u mqabbel mat-temperatura tad-depożizzjoni ta' film tad-djamanti baxx, rendiment bi prezz għoli, il-ħruxija tal-wiċċ tal-membrana hija żgħira, il-vantaġġi ta 'preparazzjoni faċli, Għalhekk, hija għandha prospett ta ’applikazzjoni tajjeb fl-oqsma tal-makkinarju, l-elettronika, l-ottika, il-mediċina u l-materjali li jirreżistu l-korrużjoni.

Peress li Aisenberg u Chabot l-ewwel fl-1971 bil-metodu ta ’depożizzjoni ta’ raġġi Ion f'temperatura tal-kamra (depożizzjoni ta ’raġġi Ion IBD) wara l-preparazzjoni tal-film DLC, żviluppaw varjetà ta’ metodi ta ’preparazzjoni ta’ film DLC, bħal magnetron sputtering, depożitu assistit b’raġġ, \ t depożizzjoni ta 'ark vakwu katodiku, depożizzjoni bil-lejżer bl-impulsi, metodu ta' depożizzjoni kimika ta 'fwar bi skariku ta' frekwenza tar-radju, metodu ta 'depożizzjoni kimika ta' reżonanza b'ċiklotron elettroniku, metodu ta 'depożizzjoni kimika ta' fwar kimiku assistit mill-plażma, bħal depożitu ta 'fwar fiżiku (PVD) u metodu ta' depożizzjoni kimika ta 'fwar (CVD).

It-tifrix tal-manjetron huwa wieħed mill-aktar metodi użati komunement biex jiġu ppreparati films DLC, b'karatteristiċi notevoli bħal saff tal-pellikola uniformi, densità tajba, ripetibbilità tajba tal-proċess, rata għolja ta 'depożizzjoni u temperatura baxxa tas-sottostrat. It-teknoloġija ta 'jekk impulsi mhux ekwilibriju tal-manjetron sputtering żviluppat fis-snin riċenti, li tgħaqqad il-vantaġġi ta' jekk impulsi sputtering u non-equilibrium magnetron sputtering, sar il-proċess preferut rikonoxxut għall-preparazzjoni ta 'varjetà ta' film irqiq funzjonali, inklużi materjali iżolanti, \ t u ġie użat ħafna fil-laboratorju u l-industrija. Minbarra l-vantaġġi tad-depożizzjoni ġenerali tal-manjetron tat-tifrix, dan il-metodu jista 'effettivament jelimina l-fenomenu tal-ħruġ tal-ark u l-avvelenament fil-mira, itejjeb b'mod effettiv l-istruttura, il-kwalità u l-proprjetajiet tal-film, u jtejjeb l-adeżjoni bejn il-film u s-sottostrat.

Kombinazzjoni ta 'film DLC fil-forma ta' rabta kovalenti bejn l-atomi tal-karbonju, bonds kimiċi huma prinċipalment sp2 u ċavetta ibrida ċavetta ibrida sp3, iż-żewġ livelli ta 'kemm impatt dirett fuq il-prestazzjoni tal-film DLC: il-kontenut taċ-ċavetta ta' ibridizzazzjoni sp3 huwa ogħla, \ t iktar viċin in-natura tal-film tad-djamanti, ikkaratterizzat minn densità tas-saff tal-membrana, ebusija għolja, reżistenza tajba għall-korrużjoni kimika, il-wisa 'tal-ispazju tal-faxxa u reżistività għolja. B'metodi u parametri ta 'depożizzjoni differenti, il-kontenut ta' bond ibrida sp3 fil-film DLC ippreparat huwa differenti, u l-prestazzjoni tal-film se tkun differenti ħafna. F'dan il-karta, films simili għad-djamanti ġew ippreparati permezz ta ’impulsi jekk il-manjetron sputtering. Ġew studjati l-effetti tal-pressjoni tad-depożizzjoni fuq il-ħxuna tal-film, l-istruttura tal-irbit kimiku, il-proprjetajiet mekkaniċi u l-proprjetajiet ottiċi.

1. Esperiment

Films simili għad-djamanti (DLC) ġew iddepożitati fuq il-pjastri tal-ħġieġ bl-użu ta 'frekwenza medja bl-impulsi mhux ekwilibriju tal-manjetron teknoloġija għat-tifrix, bil-grafita (purità 99.99%) bħala l-materjal fil-mira u argon (purità 99.99%) bħala l-gass li jismar. Qabel is-substrat jitpoġġa fil-kompartiment tal-vakwu, l-ewwel jitnaddaf bl-aċetun, alkoħol anidruż u ilma dejonizzat rispettivament bl-ultrasound għal 15-il minuta, u mbagħad imnixxef b’lampa infrared u mqiegħed fil-kamra tal-vakwu. Il-pompa molekulari ntużat għall-estrazzjoni tal-vakwu. Wara li l-grad ta 'vakwu laħaq 5.0 10-4 Pa, argon ġie injettat biex jibdel il-grad ta' vakwu għal 2.0 Pa, u provvista ta 'enerġija bias polz kienet użata biex iżżid preġudizzju negattiv 700V fuq is-sottostrat għal tindif ta' tifrix għal 15min (proporzjon ta 'dazju ta' 80% ) biex jitneħħew aktar l-impuritajiet u l-molekuli taż-żejt assorbiti fuq il-wiċċ tas-sottostrat, biex b'hekk jittejjeb ħafna l-istat ta ’l-interface. Fil-proċess tad-depożizzjoni tal-film, id-distanza tal-bażi fil-mira kienet ta’ 90 mm, il-qawwa ta ’jekk il-provvista ta’ \ t il-frekwenza kienet ta ’40 kHz, u ċ-ċiklu tax-xogħol kien ta’ 80%, il-provvista ta ’enerġija bias polz kienet iffissata għal 100V, il-frekwenza kienet 40 kHz, iċ-ċiklu tax-xogħol kien 80%, it-temperatura tas-sottostrat kienet temperatura ambjentali, u l-pressjoni tad-depożizzjoni kienet 0.18 Pa , 0.36 a, 0.72Pa, u 1.50 Pa, rispettivament.

Veeco Dektak 150 strument ġie użat biex ikejjel il-ħxuna tal-film DLC ippreparat. Is-sistema ta 'analiżi tal-wiċċ tal-kratos-xsam800 tintuża għall-analiżi tas-sors ta' spettroskopija fotoelettronika tar-raġġi-X (XPS) tal-kampjuni, bl-użu ta '13 kV 19 mA Al Ka X-ray (1486.6 eV), u l-grad ta' vakwu fil-kamra tal-analiżi huwa ogħla minn 1 10-6 Pa. It-test tan-nano-ebusija tlesta fuq l-istrument tan-nano-indentazzjoni MTS (tip xp). Matul in-nano-indentazzjoni, ittieħdu 3 punti ta 'kull kampjun għall-ittestjar, u mbagħad il-valur medju tan-nano-ebusija tat-3 punti ttieħed bħala l-medja tan-nano-ebusija ta' kull kampjun. Il-kostanti ottiċi tal-film irqiq kienu mkejla fuq l-ellipsometru di-spettroskopiku m-2000 prodott minn JAW ollam fl-Istati Uniti, bil-medda tat-tul ta ’mewġ ta’ 600-1700nm.

2. Konklużjoni

Films simili għad-djamanti ġew ippreparati bl-argon bħala gass awżiljarju u permezz ta 'teknoloġija ta' tifrix ta 'manjetron mhux ekwilibriju bl-impulsi ta' frekwenza intermedja. Ġiet studjata l-influwenza tal-pressjoni tad-depożizzjoni fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-films DLC:

(1) Il-ħxuna tal-film DLC tiżdied biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni.

(2) Ir-riżultati tat-test XPS juru li meta l-pressjoni tad-depożizzjoni tiżdied minn 0.18 għal 1.50Pa, il-kontenut tar-rabta ibrida sp3 fil-film DLC jonqos biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni. L-influwenza tal-pressjoni sedimentarja fuq il-kontenut tar-rabta ibrida sp3 fil-film DLC tista 'tiġi spjegata b' "mudell ta 'injezzjoni baxxa".

(3) Ir-riżultati tat-testijiet tan-nano-indentazzjoni juru li meta l-pressjoni tad-depożizzjoni tiżdied minn 0.18Pa għal 1.50Pa, in-nano-ebusija u l-irkupru elastiku tal-film DLC se jonqsu biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni.

(4) Ir-riżultati tat-test tal-ellipsometri juru li, fl-istess tul ta 'mewġ tat-test, l-indiċi refrattiv tal-film DLC jonqos biż-żieda tal-pressjoni tad-depożizzjoni, li hija relatata mad-densità tal-film u l-kontenut ta' bond ibridu sp3.

IKS PVD, teknoloġija ta 'sputtering ta' manjetron ta 'frekwenza medja , ikkuntattjana issa, iks.pvd @ foxmai.com