研究目的
研究沉积温度和偏压对采用高功率脉冲磁控溅射法制备的类金刚石碳膜微观结构、电学与电化学性能、硬度及附着强度的影响,以解决电子器件应用中高电阻率的问题。
研究成果
研究表明,偏压和沉积温度对类金刚石(DLC)薄膜的性能具有显著影响。较高的偏压和温度会降低界面接触电阻,但可能牺牲耐腐蚀性和硬度。综合考虑界面接触电阻、耐腐蚀性和硬度,电子应用的最佳平衡参数为-400 V偏压配合100°C沉积温度。未来研究应探索更广的参数范围及替代基底材料。
研究不足
该研究仅限于特定范围的偏压(0至-400伏)和沉积温度(100°C和300°C),且仅使用304不锈钢和硅衬底。研究结果可能无法推广至其他材料或条件。需针对更广泛应用优化参数。
1:实验设计与方法选择:
采用HiPIMS工艺制备DLC薄膜,通过改变偏压(0至-400 V)和沉积温度(100°C和300°C)研究其对性能的影响。Ti中间层使用DCMS工艺沉积。
2:样品选择与数据来源:
基体材料为Si(100)和304不锈钢,切割成2.5 cm×2.5 cm尺寸并经超声清洗。
3:5 cm×5 cm尺寸并经超声清洗。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:HiPIMS电源(中国中迅达HPP12S1)、石墨靶材(纯度99.9%)、Ti靶材(纯度99.99%)、氩气、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Horiba Jobin Yvon,532 nm激光)、用于ICR测试的数字万用表、纳米压痕仪(Agilent G200)、划痕测试仪、三电极体系电化学工作站(饱和甘汞电极、铂片、3.5% NaCl电解液)。
4:1)、石墨靶材(纯度9%)、Ti靶材(纯度99%)、氩气、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Horiba Jobin Yvon,532 nm激光)、用于ICR测试的数字万用表、纳米压痕仪(Agilent G200)、划痕测试仪、三电极体系电化学工作站(饱和甘汞电极、铂片、5% NaCl电解液)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:真空腔室抽至本底真空,维持氩气流量,清洗基体,沉积Ti中间层,按设定参数沉积DLC薄膜,随后进行SEM、拉曼光谱、ICR测试、硬度测试、结合力测试及电化学腐蚀测试表征。
5:数据分析方法:
将拉曼光谱解卷积为G峰和D峰,根据电阻测量值计算ICR,从极化曲线提取腐蚀参数,使用ZSimpWin软件通过等效电路拟合EIS数据。
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获取完整内容-
Nanoindenter
G200
Agilent
Tested the hardness of DLC films.
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HiPIMS power source
HPP12S1
Zhongxinda
Used to deposit diamond-like carbon films with high power impulse magnetron sputtering.
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Scanning electron microscopy
Analyzed the surface morphology of the DLC films.
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Raman spectroscopy
Horiba Jobin Yvon
Analyzed the hybridization variation of carbon in DLC films.
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Electrochemical workstation
Conducted electrochemical corrosion tests using a three-electrode system.
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