研究目的
使用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统在长金属管内表面制备类金刚石碳（DLC）薄膜，并研究管内等离子体放电特性、温度分布及DLC薄膜沉积情况。
研究成果
该研究证明了采用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统在长金属管内表面制备类金刚石（DLC）薄膜的可行性。结果表明管内等离子体放电稳定，且DLC薄膜的生长速率与结构特性沿管轴向存在变化。高sp3含量的DLC薄膜表面具有更优的摩擦学特性，这归因于局部解离与活化等复杂过程。
研究不足
该研究受限于脉冲直流等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统的技术约束以及长管内表面涂层的挑战。在PECVD过程中，离子、自由基和电子轰击导致的温升不可忽视，且超过300摄氏度的温度通常不利于类金刚石（DLC）薄膜生长，因为会引发快速石墨化过程。
1：实验设计与方法选择
该研究采用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统，在长金属管内表面制备类金刚石碳（DLC）薄膜。通过设置在耦合头下方的线性导轨调节两者间距，使该系统能适配不同长度的管材镀膜。
2：样品选择与数据来源
将抛光不锈钢和硅晶圆样品安装于管内壁进行后续镀层分析。利用该脉冲直流PECVD系统进行放电测试，研究气压和电压对氩等离子体放电电流的影响。
3：实验设备与材料清单
系统包含作为沉积腔室兼阴极的200厘米长、直径10厘米的不锈钢（SS）管，以及连接长管两端的20厘米长、直径20厘米的SS耦合头组。采用E40型Flir红外测温仪在管壁九个等距点监测温度。
4：实验流程与操作规范
将管体抽真空至约10^-4托的基础压强，全程维持5标准立方厘米/分钟（sccm）的恒定气体流量。所有实验中脉冲宽度固定为15微秒，重复频率恒定为21千赫兹，总电流通过罗果夫斯基线圈测量。
5：数据分析方法
通过拉曼光谱仪分析DLC薄膜的微观结构特性，采用X射线光电子能谱（XPS）解析样品表面化学成分，利用场发射枪扫描电子显微镜（FEG-SEM）测量薄膜厚度。
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Flir Infrared Thermometer
E40
Flir
Monitoring the tube temperature in nine equidistant points along the tube external surface.
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Raman Spectrometer
LabRAM HR Evolution
Analyzing microstructural properties of DLC films.
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FEG-SEM
MIRA3
Measuring film thickness.
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XPS
Kratos Axis UltraDLD
Analyzing the chemical composition of sample surfaces.
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Pin-on-flat tribometer
CETR UMT-2
Evaluating the friction coefficient film.
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