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本论文综述了氮化碳薄膜和PECVD法制备非晶氮化碳薄膜的研究进展。利用双发射源RF-DC—PECVD技术,实现了等离子体密度和能量的单独控制,制备了非晶含氢氮化碳(a-CNxH)薄膜,确定了制备高质量a-CNxH薄膜的最佳工艺条件。研究了a-CNxH薄膜的组成和结构对其硬度、弹性模量、膜基结合强度及内应力的影响。考察了a-CNxH薄膜的热稳定性、耐腐蚀性和摩擦学性能,并探讨了a—CNxH薄膜的摩擦磨损机理。主要内容和结论如下:
1.PECVD制备a-CNxH薄膜的过程是表面化学吸附和次表面离子注入共同作用的结果,是生长和刻蚀(溅射)同时进行的过程,在适当的离子密度和离子能量范围内,可制备出N含量适中、高硬度和高弹性模量并具有优异摩擦学性能的a-CNxH薄膜.
2.a-CNxH薄膜具有较高的硬度和弹性模量。由于N元素有效地降低了薄膜中碳的配位数,减少了薄膜中过度束缚的程度,因此a-CNxH薄膜具有极低的内应力.
3.a-CNxH薄膜具有较高的热稳定性能,热处理对薄膜结构和性能的影响与薄膜中N和H的逸出有关。薄膜中N含量的提高是薄膜耐腐蚀性能提高的根本原因.
4.在大气环境条件下,a-CNxH薄膜微观结构(N含量)和测试条件(载荷、滑动速度和对偶材料)对薄膜摩擦磨损行为的影响主要取决于a-CNxH薄膜与摩擦副之间转移层的构建及物理和化学作用,如a-CNxH薄膜磨痕表面的氧化、化学吸附以及解吸附作用等。该a-CNxH薄膜在大气中体现出非常优异的减摩抗磨性能,其作为先进固体润滑材料在高技术领域显示出潜在的应用前景.