CN112899631B - 一种高透、高阻、高硬度共掺杂dlc薄膜的制备方法 - Google Patents

一种高透、高阻、高硬度共掺杂dlc薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面污垢：S2、采用磁控三靶共溅射系统，将W靶与C靶分别放置于磁控三靶共溅射系统的两个靶位，W靶与C靶均采用直流电源，然后对磁控三靶共溅射系统抽真空、通入氩气、起辉，活化和清理靶材；S3、将衬底置于磁控三靶共溅射系统内，直流电源对磁控三靶共溅射系统抽真空，在真空度抽至6.0*10‑5Pa时，通入溅射气体氩气，起辉，进行预溅射；S4、在衬底表面溅射镀膜，得到所述共掺杂DLC薄膜；该方法既可以提高DLC薄膜的硬度，又可以达到高透过率，还能够改变薄膜的电阻，以达到高电阻的特性，满足器件更高的使用要求。

Description

一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及类金刚石薄膜技术领域，具体是一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法。
背景技术
类金刚石薄膜是一种性能类似于金刚石的一种非晶碳膜，具有金刚石的相关性能。硬度仅次于金刚石，优异的机械特性、光学特性和化学特性等，其早已被国内外使用。
但对于DLC薄膜来说，无掺杂DLC膜因含金刚石相（sp3）较少，硬度不高，电阻无法在一定范围内进行合理调节，同时其耐磨性有时未能达到高精密器件的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法，该方法既可以提高DLC薄膜的硬度，又可以达到高透过率，同时还能够改变薄膜的电阻，以达到高电阻的特性，满足器件更高的使用要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗衬底，去除衬底表面污垢：
S2、采用磁控三靶共溅射系统，将W靶与C靶分别放置于磁控三靶共溅射系统的两个靶位，W靶与C靶均采用直流电源，然后对磁控三靶共溅射系统抽真空、通入氩气、起辉，活化和清理靶材；
S3、将衬底置于磁控三靶共溅射系统内，对磁控三靶共溅射系统抽真空，在真空度抽至6.0*10-5Pa时，通入溅射气体氩气，起辉，进行预溅射；
S4、在衬底表面溅射镀膜，得到所述共掺杂DLC薄膜；溅射时，W靶与C靶的功率为100～300W；Ar流量为10～20sccm，N2流量为3～5sccm，工作气压保持在0.2～1.0Pa，溅射总时间为1～3min，其中通入N2的溅射时间为10～30s。
进一步的，所述衬底采用超白高透玻璃。
进一步的，步骤S4 中W靶的功率300W，C靶的功率为150W，Ar流量为15sccm，工作气压保持在0.5Pa，溅射总时间为2min，当溅射时间到达1.5min时，通入N2，N2流量为3sccm，直至溅射完毕。
本发明的有益效果是：
一、共掺杂中的W能够提高薄膜的耐磨性，从而可以使薄膜在耐磨器件中使用。
二、共掺杂中的N可以改变薄膜中的sp2键的含量，即改变薄膜的电阻率。
三、选用超白高透玻璃作为衬底，能够保证产品本身的高透过率。
四、W、C两靶材的电源、溅射时的工艺参数以及气体流量等可以相对独立控制，可操控性强。
五、通过改变W、C两靶的工艺参数以及N2量，可制备出性能不同的共掺杂DLC薄膜。
六、本发明工艺简单，操作性强，重复性好。
具体实施方式
本发明提供一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、取超白高透玻璃作为衬底，清洗衬底，去除衬底表面污垢，并用热风吹干；
S2、采用磁控三靶共溅射系统，将W靶与C靶分别放置于磁控三靶共溅射系统的两个靶位，W靶与C靶均采用直流电源，然后对磁控三靶共溅射系统抽真空、通入氩气、起辉，活化和清理靶材；
S3、将衬底置于磁控三靶共溅射系统内，对磁控三靶共溅射系统抽真空，在真空度抽至6.0*10-5Pa时，通入溅射气体氩气，起辉，进行预溅射；
S4、在衬底表面溅射镀膜，得到所述共掺杂DLC薄膜；溅射时，W靶与C靶的功率为100～300W；Ar流量为10～20sccm，N2流量为3～5sccm，工作气压保持在0.2～1.0Pa，溅射总时间为1～3min，其中通入N2的溅射时间为10～30s。
作为优选的，在本实施例中，步骤S4 中W靶的功率300W，C靶的功率为150W，Ar流量为15sccm，工作气压保持在0.5Pa，溅射总时间为2min，当溅射时间到达1.5min时，通入N2，N2流量为3sccm，直至溅射完毕。
对所制备得到的共掺杂DLC薄膜进行性能测试：硬度显示较硬，透过率达到89.3％，电阻为1011数量级。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种高透、高阻、高硬度共掺杂DLC薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、取超白高透玻璃作为衬底，清洗衬底，去除衬底表面污垢，并用热风吹干；
S2、采用磁控三靶共溅射系统，将W靶与C靶分别放置于磁控三靶共溅射系统的两个靶位，W靶与C靶均采用直流电源，然后对磁控三靶共溅射系统抽真空、通入氩气、起辉，活化和清理靶材；
S3、将衬底置于磁控三靶共溅射系统内，对磁控三靶共溅射系统抽真空，在真空度抽至6.0*10-5Pa时，通入溅射气体氩气，起辉，进行预溅射；
S4、在衬底表面溅射镀膜，得到所述共掺杂DLC薄膜；溅射时， W靶的功率300W，C靶的功率为150W，Ar流量为15sccm，工作气压保持在0.5Pa，溅射总时间为2min，当溅射时间到达1.5min时，通入N2，N2流量为3sccm，直至溅射完毕；
制备得到的共掺杂DLC薄膜透过率达到89.3％，电阻为1011数量级。
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