论文摘要
本文采用自制的等离子体化学气相沉积多功能系统,分别使用电感耦合等离子体源和脉冲辉光等离子体源制备出了质量较好的氢化非晶硅薄膜和类金刚石薄膜（氢化非晶碳薄膜的一种）与平面电容耦合等离子体源相比,电感耦合等离子体源具有设备简单,造价低,且在压强低于10 Pa的条件下能产生不低于1011cm-3的高密度等离子体,适合于在复杂衬底上快速沉积大面积均匀薄膜。采用射频频率为13.56 MHz的电感耦合等离子体源,在聚酰亚胺衬底上制备了氢化非晶硅薄膜,系统研究了射频功率、气体流量、负偏压等实验参数对氢化薄膜沉积速率的影响。对实验参数优化表明,当反应气压5 Pa,衬底温度1508℃,射频功率400 W,负偏压1.5 kV,气体总流量80 sccm时,薄膜的沉积速率可达3.5 nm/s,是电容耦合PECVD的10倍以上,且薄膜呈现良好的非晶态和膜基结合力。使用该多功能系统,采用脉冲辉光等离子体源在单相α钛片上制备类金刚石薄膜,利用拉曼光谱仪,纳米压痕硬度仪,划痕试验机,微摩擦磨损试验机分别研究了脉冲负偏压对类金刚石薄膜的结构、硬度、膜基结合力、摩擦系数的影响。结果表明当C2H2/Ar比为20 sccm/30 sccm,压强为6 Pa,脉冲负偏压达到3000 V时,类金刚石薄膜中sp3键所占比例最高,硬度可达36.451 GPa,负偏压继续增加,造成薄膜石墨化严重,硬度迅速下降,膜基结合力减小,不利于高质量类金刚石薄膜的制备。