富氧化硅类金刚石碳：一种具有高热氧化稳定性的共形超光滑薄膜材料

摘要： 含氧化硅的类金刚石碳（a-C:H:Si:O）薄膜因其相较于未掺杂类金刚石碳具有更低的残余应力、更优异的热稳定性和抗氧化性，成为严苛环境应用中极具前景的保护涂层材料。然而，通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等传统方法制备的现有a-C:H:Si:O薄膜在超过250°C时会发生显著降解和氧化。加之PECVD难以在高深宽比结构等复杂几何表面沉积保形涂层，限制了a-C:H:Si:O的应用范围。本研究探索了等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）技术在构建高硅氧含量类金刚石碳材料方面的独特优势——该技术能在高深宽比表面生长出超光滑、连续且保形的薄膜。PIIID制备薄膜中硅（23±5 at.%）和氧（11±4 at.%）的高浓度含量在此类材料中无与伦比，较之PECVD薄膜大幅提升了高温抗氧化性能。该成果为a-C:H:Si:O在极端环境暴露材料中的应用开辟了道路。