ساختار و خواص فیلم های مشابه الماس ساخته شده توسط تکنولوژی Sputtering Magnetron Neutrality Pulsed Neutrality Medium
Mar 28, 2019| ساختار و خصوصیات فیلم های الماسی مانند ساخته شده توسط تکنولوژی اسپکترومغناطیسی مغناطیسی غیرموجب پالسی متوسط
فیلم های الماس مانند (DLC) با استفاده از اسپکترومغناطیسی مگنترون ناپایدار روی اسلایدهای شیشه ای تهیه شده و تاثیرات فشار تحت فشار بر ضخامت فیلم، ریزساختار، خواص مکانیکی و خواص نوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون ضخامت نشان می دهد که ضخامت فیلم DLC با افزایش فشار رسوب افزایش می یابد. نتایج آزمایش های فوتوالکتریک اشعه ایکس نشان می دهد که وقتی فشار رسوب افزایش می یابد از 0.18Pa به 1.50Pa، محتوای کربن هیبرید sp3 در فیلم DLC با افزایش فشار رسوب کاهش می یابد. نتایج آزمون نانوذرات و بیضه سنجی نشان می دهد که سختی نانو و شاخص شکست انعقاد DLC با افزایش فشار رسوب کاهش می یابد. تأثير فشار رسوب بر ساختار باندينگ و رشد فيلم هاي نازک با استفاده از مدل تزريق کم تحليل شد. نتایج فوق نشان می دهد که فشار رسوب تأثیر زیادی بر ضخامت فیلم DLC، کربن هیبرید sp3، خواص مکانیکی و اپتیکی دارد.
(DLC کربن الماس مانند) یک فیلم نازک کلیدی (sp3) حاوی ساختار الماس از مواد متخلخل amorphous، amorphous carbon است، عملکرد جامع غشا شبیه به الماس فیلم مانند سختی بالا، ضریب اصطکاک کم، هدایت گرما بالا و کم دی الکتریک، فاصله بین پهنای باند بالا، انتقال مادون قرمز، پایداری شیمیایی خوب و سازگاری با محیط زیست و غیره، و در مقایسه با درجه حرارت پایین رسوبات الماس کم، عملکرد بالا هزینه، زبری سطح غشا کوچک است، مزایای آماده سازی آسان، بنابراین چشم انداز برنامه کاربردی خوبی در زمینه ماشین آلات، الکترونیک، اپتیک، پزشکی و مواد مقاوم در برابر خوردگی دارد.
از آنجا که Aisenberg و Chabot اولین بار در سال 1971 توسط روش رسوب پرتوهای یونی در دمای اتاق (رسوب ایزوتوپ های پرتوهای یونی) پس از تهیه فیلم DLC، انواع روش های آماده سازی فیلم DLC، مانند اسپکترومغناطیسی مگنترون، روش رسوب بخار شیمیایی رزونانس الکترونی سیکلوترون، روش تخلیه بخار شیمیایی از طریق پلاسما، از جمله روش رسوب بخار شیمیایی مانند رسوب بخیه فیزیکی (PVD) و رسوب شیمیایی بخار (CVD) است.
Sputtering Magnetron یکی از رایج ترین روش های آماده سازی فیلم های DLC با ویژگی های قابل توجه مانند لایه فیلم یکنواخت، چگالی خوب، تکرار پذیری فرایند خوب، میزان رسوب بالا و دمای زیر بنا است. تکنولوژی پاشش اسپکترومغناطیسی مغناطیسی غیر تعادل که در سالهای اخیر توسعه یافته است، ترکیبی از مزایای استفاده از اسپکترومغناطیسی اسپکترومغناطیسی و عدم تعادل پالس، تبدیل به فرآیند تشخیص مطلوب برای تهیه انواع فیلمهای نازک کاربردی، از جمله مواد عایق، و به طور گسترده ای در آزمایشگاه و صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. این روش علاوه بر مزایای مگنترون پراکنده شدن، می تواند به طور موثر پدیده تخلیه قوس و مسمومیت هدف را از بین ببرد، به طور موثر ساختار، کیفیت و خواص فیلم را بهبود می بخشد و چسبندگی بین فیلم و بستر را بهبود می بخشد.
ترکیبی از فیلم DLC به شکل پیوند کووالانتی بین اتم های کربن، پیوندهای شیمیایی عمدتا کلید ترکیبی کلید sp2 و sp3 hybridized است، دو سطح چقدر تاثیر مستقیم بر عملکرد فیلم DLC دارد: محتوای کلیدی hybridization sp3 بالاتر است، بیشتر نزدیک به طبیعت فیلم الماس، مشخص شده توسط تراکم لایه غشاء، سختی بالا، مقاومت خوبی در برابر خوردگی شیمیایی، عرض فاصله نوار و مقاومت بالا. با استفاده از روش های مختلف رسوب و پارامترها، محتوای پیوند هیبریدی sp3 در فیلم DLC آماده شده متفاوت است و عملکرد فیلم بسیار متفاوت است. در این مقاله، فیلم های الماس مانند با اسپکترومغناطیسی مگنترون پالس تهیه شده است. اثر فشار رسوب بر ضخامت فیلم، ساختار پیوند شیمیایی، خواص مکانیکی و خواص نوری مورد بررسی قرار گرفت.
1. آزمایش
فیلمهای الماس مانند (DLC) روی اسلایدهای شیشه ای با استفاده از تکنولوژی اسپکترومغناطیسی مگنترون غیرموجب پالسی فرکانسی پالسی، با گرافیت (99/99 درصد خلوص) به عنوان مواد هدف و آرگون (خلوص 99/99 درصد) به عنوان گاز اسپری قرار داده شد. قبل از بستر به داخل اتاق خلاء قرار داده شده است، ابتدا با استفاده از استون، الکل آب بدون آب و آب دیونیزه شده به مدت 15 دقیقه توسط التراسوند پاکسازی می شود و سپس با لامپ مادون قرمز خشک می شود و در اتاق خلا قرار می گیرد. پمپ مولکولی برای استخراج خلاء استفاده می شود. پس از درجه خلاء 5.0 ± 10-4 Pa، آرژنین جهت تغییر درجه حرارت خلاء به 2.0 Pa تزریق شد و یک منبع تغذیه ضربان نبض برای اضافه کردن تعویض منفی 700V بر روی بستر برای تمیز کردن اسپری برای 15 دقیقه استفاده شد (وظیفه نسبت 80٪ ) برای حذف بیشتر ناخالصیها و مولکولهای نفتی جذب شده بر روی سطح سوبسترا، به طوری که تا حد زیادی بهبود حالت رابط. در فرایند رسوب فیلم، فاصله هدف پایه 90 میلیمتر، قدرت اگر منبع تغذیه اسپری 290 W بود، فرکانس 40 کیلو هرتز بود و جریان کاری 80٪ بود، منبع تغذیه ضربان نبض در 100 ولت، فرکانس 40 کیلو هرتز، سیکل کار 80٪، دمای سوبستر درجه حرارت اتاق و فشار رسوب 0.18 Pa ، 0.36 a، 0.72Pa و 1.50 Pa به ترتیب.
برای اندازه گیری ضخامت فیلم DLC تهیه شده از ابزار 150 حلقه Veeco Dektak استفاده شده است. سیستم تجزیه و تحلیل سطح Kratos-xsam800 برای تجزیه و تحلیل طیف سنجی فوتوالکترهای اشعه ایکس (XPS) نمونه ها با استفاده از منبع 13kV 19 mA X-ray Al Ka (منبع 1486.6 eV) و درجه خلاء اتاق تجزیه و تحلیل بالاتر از 1-10-6 Pa است. آزمون نانو سختی بر روی دستگاه NTSI MTS (نوع xp) تکمیل شد. در طی نانو تند، 3 امتیاز از هر نمونه برای آزمایش تست شد و سپس میانگین نانو سختی 3 امتیاز به عنوان میانگین نانو سختی هر نمونه محاسبه شد. پایه های نوری فیلم نازک بر روی بیضوی سنج اسپکتروسکوپی m-2000 di تولید شده توسط JAW ollam در ایالات متحده با محدوده طول موج 600-1700 نانومتر اندازه گیری شد.
2. نتیجه گیری
فیلم های الماس مانند با استفاده از آرگون به عنوان گاز کمکی و با استفاده از تکنولوژی اسپکترومغناطیسی مگنترون غیرمغناطیسی پالسی مغناطیسی غیر پویا تهیه شده است. تأثیر فشار رسوب بر ریزساختار و خواص مکانیکی فیلمهای DLC مورد مطالعه قرار گرفت.
(1) ضخامت فیلم DLC با افزایش فشار رسوب افزایش می یابد.
(2) نتایج آزمایش XPS نشان می دهد هنگامی که فشار رسوب از 0.18 به 1.50Pa افزایش می یابد، محتوای پیوند هیبریدی sp3 در فیلم DLC با افزایش فشار رسوب کاهش می یابد. تأثیر فشار رسوبی بر محتوای پیوند هیبریدی sp3 در فیلم DLC میتواند با "مدل تزریق کم عمق" توضیح داده شود.
(3) نتایج آزمایش های نانو دندانه نشان می دهد هنگامی که فشار رسوب افزایش می یابد از 0.18Pa به 1.50Pa، نانو سختی و بازیابی الاستیک فیلم DLC با افزایش فشار رسوب کاهش می یابد.
(4) نتایج آزمایشات ایلایسومتری نشان می دهد که در طول طول آزمایش، شاخص انکسار فیلم DLC با افزایش فشار رسوب کاهش می یابد که مربوط به تراکم فیلم و محتوای پیوند هیبریدی sp3 است.
IKS PVD، تکنولوژی اسپکترومغناطیسی مگنترون فرکانس متوسط ، تماس با ما اکنون، iks.pvd @ foxmai.com
