液相等离子体电沉积类金刚石薄膜

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类金刚石碳(diamond-like carbon,DLC)是一类含有大量sp3相碳的非晶亚稳碳材料的统称,其具有高硬度、化学稳定性、高光学透过率和比较宽的光学带隙,应用前景广泛。物理气相沉积和化学气相沉积方法制备DLC薄膜需真空操作,设备昂贵,成本较高,难以实现大尺度沉积,沉积温度较高,膜基应力较大。与气相方法相比较,液相电化学沉积DLC薄膜的方法具有设备简单、成本低、实验温度低、实验易控制等特点。乙醇有机溶液体系作为电沉积的镀液体系沉积制备DLC薄膜。应用SEM、XRD和Raman光谱对所得样品的表面形貌、薄膜厚度、沉积速度和微观结构进了分析,讨论了电流密度、电极间距和基体温度对DLC薄膜的影响。薄膜厚度随着电流增加而增加,而同样达到830mA/cm2时开始下降。电极间距增加薄膜厚度增加,当电极间距达到13mm时厚度和沉积速率都开始下降。基体温度100℃到150℃范围内,薄膜厚度和沉积速度随温度的增大而增大,当电极温度达200℃到时明显下降。Raman光谱图在1370cm-1和1564cm-1处出现特征峰,经过计算ID∕IG=0.8。XRD图谱中出现(111)、(200)和(220)晶面的特征峰,(111)晶面择优取向。乙醇水溶液体系作为电沉积的镀液体系,应用液相等离子体电沉积方法制备DLC薄膜。电流在200-800mA,电压在1300-3000V,电沉积时间为2小时,醇水比为4:1。薄膜随着电流密度的增加而增加,电流密度达到800mA/cm2时开始下降。在8mm-14mm随着电极间距的增加薄膜厚度增加,增大或减小都会对薄膜产生不利影响。液相等离子体电沉积制备TiC类金刚石薄膜,研究电流密度和电极间距对DLC薄膜的影响。实验中通过对比薄膜的微观形貌,薄膜厚度,薄膜沉积速度,样品XRD图谱对比,样品Raman图谱对比,来确定电流密度对薄膜沉积过程,薄膜质量和微观结构的影响。
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