洛阳理工学院毕业设计（论文）
我国类金刚石薄膜主要制备技术及研究现状
摘 要
类金刚石薄膜具有优良的光学、机械和电特性在军事领域有广泛用途，类金刚石薄膜技术，是指利用各种光学薄膜制作技术制作接近天然金刚石和人造单晶金刚石特性（如在较宽光谱内均具有很高的光透过率在2～15μm（微米）范围光的吸收率低到1％；具有很高的硬度、良好的导热性、耐腐蚀性以及化学稳定性高(1000℃以上仍保持其化学稳定性等）的人造多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（又称为硬碳膜、离子碳膜、或透明碳膜）的一种技术。由于类金刚石结构、性能存在一些缺陷，所以对此作了研究。本文着重对类金刚石薄膜制备技术进行阐述，同时论述了发展潜力。由于类金刚石薄膜的优越性，所以我国要加大这方面发展。
关键词：类金刚石薄膜，化学气相沉积法， 物理沉积法，金刚石
I
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The Main Preparation Techniques and Research Status of the
DLC Film in China
ABSTRACT
DLC films with excellent optical, mechanical and electrical characteristics have a wide range of applications in the military field. DLC thin film technology, refers to the use of a variety of optical thin film production technology made close to the natural diamond and synthetic single crystal diamond characteristics (such as with high light transmittance in the wide spectrum-in the range of 2~15μm (microns) low absorption of light to 1%; has high hardness and good thermal conductivity, corrosion resistance and high chemical stability -1000°C (degrees Celsius) above maintained its chemical stability, etc.), artificial polycrystalline diamond films DLC films (also known as the hard carbon film,ion carbon film ,or a transparent carbon film), a technology. DLC structure, the performance has some shortcomings,have been investigated. Focus on the DLC film preparation technique is described,and discusses the potential for development. Because of the superiority the DLC films, so china should step up development in this field.
KEY WORDS: DLC film，preparation techniques，CVD
II
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目 录
前 言 .................................................................................................. 1 第1章 类金刚石薄膜概述 ................................................................ 2
1.1 类金刚石薄膜介绍................................................................. 2 1.1.1类金刚石薄膜发展介绍................................................. 3 1.1.2类金刚石薄膜微观结构与其性质 ................................. 3 1.1.3类金刚石薄膜分类......................................................... 5 第2章 类金刚石薄膜制备技术......................................................... 6
2.1 化学气相沉积法..................................................................... 6
2.1.1 热丝CVD法 ................................................................ 6 2.1.2 等离子体CVD法 ........................................................ 7 2.1.3 离子束蒸镀法 .............................................................. 7 2.1.4 光、激光CVD法 ........................................................ 7 2.2 激光法制备DLC膜的发展趋势 ........................................... 8
2.2.1 激光脉冲宽度由纳秒脉冲向超短脉冲发展 ............. 9 2.2.2 沉积环境由真空向氢气氛或氧气氛发展 ................. 10 2.2.3 薄膜成分由纯DLC膜向掺杂DLC膜发展 ............. 11 2.2.4 激光源由单一激光向多束激光发展 ....................... 11
第3章 类金刚石薄膜研究 .............................................................. 12
3.1 实验研究 .............................................................................. 12
3.1.1 实验装置 .................................................................... 13 3.1.2 实验过程 .................................................................... 15 3.1.3 实验结论 .................................................................... 15
第4章 类金刚石薄膜应用以及展望............................................... 16
4.1 类金刚石薄膜应用............................................................... 16 4.2 类金刚石薄膜应用展望.................... 1错误！未定义书签。
4.2.1 类金刚石薄膜在牙科方面研究展望 ......................... 18 4.2.2 类金刚石薄膜在其他方面应用展望 ......................... 18
结 论 ............................................................. 1错误！未定义书签。
III
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谢 辞 ................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ............................................................ 错误！未定义书签。 附 录 ................................................................ 错误！未定义书签。 外文资料翻译 .................................................................................. 233
IV
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前 言
类金刚石薄膜主要采用低压化学气相沉积(CVD)技术制备。低压CVD技术包括热丝CVD法、等离子体CVD法、离子束蒸镀法、光/激光CVD法附加活性氢激光CVD法等。目前用CVD法制作金刚石薄膜已取得丰硕成果，但作为红外光学薄膜应用还需进一步解决金刚石薄膜对红外光学材料的粘着性和光散射的问题。CVD法制作的金刚石薄膜与硅基片的粘着性是不错的，但是与其他材料（如锗、硫化锌等）基片的粘着性就甚差，或是根本就粘着不到一起去[1]。对于光散射的问题，则是要求如何更好地控制金刚石薄膜表面形态和晶粒结构。理想的CVD法制造的红外光学应用的金刚石薄膜或许是一种单晶结构的膜，但是，目前使用CVD法还不能制造单晶结构的金刚石薄膜。此外，大面积薄膜的制作、膜的光洁度等技术课题以及金刚石薄膜的制作成本问题，都有待于继续研究解决。本文主要介绍类金刚石薄膜性能方面存在的一些不足，并对其解决办法进行了阐述，着重讲解了类金刚石薄膜的加工工艺及研究现状。
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