[00142216]Ti/Al共掺杂类金刚石薄膜的可控制备及其性能研究

类金刚石薄膜（diamond-like carbon,简称DLC）具有高硬度、低摩擦系数、良好的耐蚀性、光学透过性和生物相容性等诸多优异的性能,是近年来广泛研究和开发应用的具有广阔产业化前景的一种新型碳基功能材料。特别由于其高硬度和低摩擦系数,在航空航天、精密机械、工模具表面改性和微电子机械系统等中的应用更显突出。然而,薄膜中高残余应力的存在,破坏了膜/基结合力,导致薄膜开裂、剥落,降低了其使用寿命,特别在金属衬底表面更显突出,这是目前制约DLC薄膜广泛应用的主要瓶颈。 金属元素掺杂DLC薄膜（Me-DLC）因操作简单、效果明显,已被证实是降低DLC薄膜残余应力非常有效的方法。但以往研究一方面多是围绕单一元素掺杂,掺杂后的薄膜往往只能满足单一性能要求。另一方面,在苛刻环境和工况条件下的应用,要求DLC薄膜同时具有低应力、高强度、抗磨、低摩擦等综合性能,也促使掺杂从单一掺杂向多元掺杂方向发展。因此,基于不同金属元素间的特性互补,本项目提出多元掺杂协同改善薄膜综合性能的设计思路,采用离子束复合磁控溅射沉积技术,选择碳化物相形成元素Ti和非碳化物相形成元素Al为研究对象,重点开展微量到高含量连续可控的Ti/Al共掺杂DLC薄膜可控制备,旨在阐明金属共掺杂DLC薄膜中元素掺杂的微观机理,建立性能与结构之间的构效关系,重点阐明金属共掺杂导致应力降低的协同作用机制,为设计、制备高质量、低应力的高性能DLC薄膜材料提供理论方法和基础。