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维普资讯 第 24卷 第2期 深圳大学学报理工版 Vo1．24 No．2 2007年4月 JOURNALOFSHENZHENUNIVERSITYSCIENCEANDENGINEERING Apr．2007 文章编号：11300-2618(2007)02—0159-07 · 述 评 · 金属．类金刚石薄膜研究进展 谷坤明，汤皎宁，李均钦，杨钦鹏 (深圳大学材料学院，深圳市特种功能材料重点实验室，深圳 518060) 摘 要：类金刚石膜中的金属粒子可缓解类金刚石薄膜中由于制备态产生大内应力而导致的膜厚受限 这一矛盾，能显著改变薄膜各种性能 述评了金属一类金刚石薄膜的制备工艺、不同金属粒子对DLC薄膜 形态、键结构、力学及摩擦磨损性能、物理化学性能等的影响，指出在金属粒子对DLC膜的力学及摩擦学 性能的影响方面还有很 多待确定的因素． 关键词：DLC膜；含金属碳膜；Me—DLC；薄膜改性；薄膜应力缓解 中图分类号：O751；TB332 文献标识码 ：A DLC膜是一种新型的硬质润滑功能薄膜材料， 体CVD法，其中，微波增强等离子体气相沉积法 其应用的主要缺点在于制备过程中产生的较大内应 (MPCVD)被认为是一种相对理想的DLC膜的制备 力使膜基结合较差，膜厚受到限制，严重影响了薄 方法 ．对于Me—DLC而言，除采用金属有机物气 膜的实用化．DLC多层膜 (multiplayer)EH、纳米复 相热解 (MOCVD)外，其金属粒子很难通过纯气 合膜 (制备膜基缓冲层 (bufferlayer))4。、梯度 相沉积的方法得到，因此，通常采用溅射金属靶材 膜 (compositegraded) 以及掺入金属粒子 (Me． 配合碳膜化学气相沉积的方法，或采用金属靶和石 DLC)是常用的减少 内应力、改善膜基结合的方 墨靶的共溅射 结合衬底偏压在一定衬底温度下 法．其中，Me．DLC膜不仅在缓解薄膜应力方面具 制备．溅射方式可以采用直流、射频和脉冲磁控溅 有 良好的效果，不同的金属粒子及制备工艺手段还 射等，衬底偏压采用直流偏压、脉冲偏压或脉冲叠 显著改变着薄膜的力学、摩擦磨损以及各种物理化 加直流偏压，其中以脉冲偏压较多．如果纯粹采用 学性能，在不同领域展现了广泛的应用前景．2O世 金属靶与石墨靶共溅射，可制备出不含氢的Me． 纪8O年代，人们发现将金属粒子掺入到DLC晶格 DLC；如果配合碳氢气源进行化学气相沉积制备， 中能显著降低薄膜的内应力 ，对 Me—DLC进行 则可制备出含氢的Me—DLC．在采用 CVD配合磁控 了广泛研究．很多金属粒子已经被用来掺入到DLC 溅射制备Me．DLC膜时，控制溅射参数、调整输入 膜中，主要包含 IV—VII族元素中能与碳形成碳化物 混合气体中氩气与碳氢气体，如甲烷、乙炔等的比 的一些金属，特别是 Ti，cr和 w．对其他一些金 例或调整偏压大小都可以影响到金属粒子在薄膜中 属，如Mo[，Nb[，Pt[no]，Au[ ，Ag[2。，Cu和 的比例．若调整在薄膜制备期间进行，则可制备出 SiI【3等，也进行了广泛而深入的研究．本文评述近 不同掺入比的Me．DLC梯度膜，一些含金属碳化物 年来金属一类金刚石膜的研究进展． 的缓冲层或梯度层也可以归为 Me—DLC其中的一 种．不同研究小组对薄膜的制备工艺各 自不同． 1 制备工艺 BewiloguaK等 ¨采用气相沉积结合溅射的方 法比较研究了不同金属的沉积过程 以及对 Me