刻蚀工艺对四面体非晶碳膜生长及其性能的影响-表面技术.PDFVIP

第46 卷 第4 期 表面技术 2017 年4 月 SURFACE TECHNOLOGY ·143 · 膜层材料与技术 刻蚀工艺对四面体非晶碳膜生长及其性能的影响 1,2a,2b 2a,2b 2a,2b 2a,2b 1 3 2a,2b 郭婷 ，左潇 ，郭鹏 ，李晓伟 ，吴晓春 ，谢仕芳 ，汪爱英 （1.上海大学 材料科学与工程学院，上海 200072；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 a.中国 科学院海洋新材料与应用技术重点实验室 b.浙江省海洋材料与防护技术重点实验室，浙江 宁波 315201；3.江西省科学院 应用物理研究所，南昌 330029） 摘 要： 目的研究不同等离子体刻蚀工艺对基体和四面体非晶碳膜（ta-C ）的影响，并进一步考察不同电 弧等离子体刻蚀时间对ta-C 薄膜结构的影响。方法 采用自主设计研制的45°单弯曲磁过滤阴极真空电弧镀 膜设备，进行不同等离子体刻蚀以及 ta-C 薄膜的沉积。使用等离子体发射光谱仪表征离子种类及其密度， 使用椭偏仪表征薄膜厚度，原子力显微镜表征刻蚀后的基体粗糙度，拉曼光谱仪和XPS 表征薄膜结构，TEM 分析薄膜的膜基界面结构。结果 辉光刻蚀工艺中，作用的等离子体离子以低密度的 Ar 离子为主；而电弧 刻蚀时，作用的等离子体离子为高密度的Ar 离子和少量的C 离子，并且能够在基体表面形成约15 nm 的界 面层，并实现非晶碳膜（a-C ）的预沉积。随电弧等离子体刻蚀时间增加，ta-C 薄膜的 sp3 含量有所降低。 结论 相比于辉光刻蚀，电弧刻蚀利于制备较厚的ta-C 薄膜。这主要是因为电弧刻蚀时，基体表面形成良好 的界面混合层，并预沉积了非晶碳膜，形成a-C/ta-C 的梯度结构，有助于增强膜基结合力。 关键词：四面体非晶碳膜；辉光刻蚀；电弧刻蚀；刻蚀时间；结构 中图分类号：TQ127.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2017)04-0143-07 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.024 Effect of Etching Process on Growth and Properties of Tetrahedral Amorphous Carbon Film 1,2a,2b 2a,2b 2a,2b 2a,2b 1 GUO Ting , ZUO Xiao , GUO Peng , LI Xiao-wei , WU Xiao-chun , 3 2a,2b XIE Shi-fang , WANG Ai-ying (1.School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 2. a. Key Laboratory of Marine Materials and Related Technologies, b. Zhejiang Key Laboratory of Marine Materials of Pr