DLC薄膜制備及檢測技術(shù)綜述

1、XPAN TrCHNOLOGiCAL UNfVrRSlTY文獻(xiàn)綜述DLC薄膜的制備和檢測技術(shù)綜述光電學(xué)院光學(xué)工程1101210021薛俊2013年6月18日、才、 亠前言20世紀(jì)70年代初,Aisenberd"和E.GspenC2分別次采用離子束沉 積技術(shù)（IBD）和碳?xì)庀嚯x子束增強(qiáng)沉積（IBED）技術(shù)制備了絕緣碳膜， 命名該膜為 DLC1。 20世紀(jì) 70年代末，前蘇聯(lián)研制的 DLC 膜的硬 度已經(jīng)達(dá)到 15000（維氏硬度 ）3。 DLC 薄膜具有生產(chǎn)工藝簡單，性能 優(yōu)良等特點(diǎn)。 20 世紀(jì) 80年代中期， 在世界范圍內(nèi)掀起了研究、 制備、 開發(fā)和應(yīng)用DLC膜的熱潮。厚度為100

2、卩m、表面粗糙度10nm的 DLC膜己經(jīng)被美國通用原子公司（GA）利用PECVD制造出來3。 我國在制備 DLC 膜研究、應(yīng)用方面也去得了長足的進(jìn)展，不過與發(fā) 達(dá)國家相比，差距還是存在的。現(xiàn)在 DLC 膜還有很多問題存在爭議 或尚未解決。這也問題嚴(yán)重制約了 DLC 膜的研究發(fā)展，現(xiàn)在，隨著 DLC 制備技術(shù)的日益完善以及社會對 DLC 膜的需求量的增加， DLC 膜的應(yīng)用研究價值也日益凸顯。1 DLC 薄膜概況1971 年德國的 Aisenberg 采用碳離子束首次制備出了具有金剛 石特征的非晶態(tài)碳膜 ,由于所制備的薄膜具有與金剛石相似的優(yōu)異性能,Aisenberg于1973年首次把它稱之為類

3、金剛石（DLC）膜。DLC膜 有著和金剛石幾乎一樣的性質(zhì) ,如高硬度、耐磨損、高表面光潔度、高電阻率、優(yōu)良的場發(fā)射性能 ,高透光率及化學(xué)惰性等 ,它的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子、光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。尤其在光學(xué)領(lǐng)域， 該技術(shù)在光學(xué)薄膜制造及其應(yīng)用方面 , 突破了大面積、高均勻性、高 透射比、抗激光兼容的紅外減反射膜鍍制關(guān)鍵技術(shù) , 并在軍事和民用 上得以應(yīng)用。 DLC 膜的沉積溫度低、表面平滑 ,具有比金剛石膜更高的性價比 ,且在相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域內(nèi)可以代替金剛石膜 ,所以自 80 年代以來一直是研究的熱點(diǎn)。碳是類金剛石膜的主要成分。 碳元素有 3 種同素異形體， 即金剛 石、石墨和各種無定形碳

4、。碳原子按組成鍵的不同存在 3 種不同形態(tài)， 即sP1、sp2和sp3。類金剛石膜（DLC）是一種碳原子之間以共價鍵鍵合的亞穩(wěn)態(tài)的非晶體材料，其共價鍵主要含有sp2和sp3兩種雜化方式，同時在含氫的類金剛石膜 DLC 中還存在一些 C-H 鍵。由于碳 源和制備方法的不同，一些 DLC 薄膜中會含有一定量的 H 元素。因 而DLC薄膜分為兩大類一一無氫 DLC薄膜（簡稱a- C films，非晶碳膜）和含氫DLC薄膜（簡稱a-c:H films，含氫非氫碳膜）。這兩大類薄膜中，sp3含量高于80%的a-c膜稱為ta-c膜（四面體非晶碳膜），sp3 含量高于 70%的 a-C:H 膜又稱為 ta-

5、C:H 膜（氫化四面體非晶碳膜 ）4。2 DLC 薄膜的制備研究及發(fā)展DLC 膜的制備方法有多種，幾乎所有用來制備金剛石膜的方法 都可以用來制備 DLC 膜5，根據(jù)制備方法的不同大體上可以分為兩 大類即:物理氣相沉積方法（PVD）和化學(xué)氣相沉積方法（CVD），詳見表2.1。這些制備方法的共同特點(diǎn)是薄膜在生長過程中受到中等能量離子束的轟擊。表2.1各種氣相沉積方法分類蒸發(fā)法灘肘法物理氣相沉積(PVD)其他直流濺射 射頻濺射 穗控濺射 反應(yīng)濺M 偏床濺射離子鍍反應(yīng)蒸發(fā)PVD法離子束輔助沉積上原子團(tuán)沉積髙、低溫C¥D低壓CVD化學(xué)氣 相沉機(jī) (CVD)PECVD激光輔助CVD金屬有機(jī)物CV

6、D2.1物理氣相沉積DLC薄膜(1)離子束沉積離子束沉積是采用電弧蒸發(fā)石墨靶材或熱絲電子發(fā)射烴類氣體 的方式，產(chǎn)生碳或者碳?xì)潆x子，然后通過電磁場加速并引向基底，使 荷能離子沉積于基底表面，形成 DLC薄膜。離子束沉積的主要工藝參數(shù)是離子束能，它決定成膜離子的能量，從而影響DLC薄膜的結(jié)構(gòu)，通常離子束能量控制在100-1000eV之間5。 Palshin等以甲烷為氣體源，在離子束能為750eV、束流2.5mA/cm2的條件下成功制備 了高硬度(2900 3300kg/mm2)的DLC膜，結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為制得的DLC膜是中程有序的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。ho等人針對離子束沉積常用的兩種 氣體源(甲烷、苯)對薄膜

7、的機(jī)械性能和光學(xué)性能的影響進(jìn)行了探討。從能量的角度出發(fā)，在相同束能的條件下，苯放電產(chǎn)生的碳原子的數(shù) 量多于甲烷，因而每個碳原子的能量則相對較低 (36倍)。因此與甲烷相比，為了獲得相似性能的 DLC膜，采用苯做氣體源時需要較高的能量。這種技術(shù)的特點(diǎn)是 :工藝參數(shù) (離子束能 )可控性好、沉積溫度低、膜層 sP3 鍵含量高，但存在薄膜沉積速率低、膜層內(nèi)應(yīng)力大、允許最 大膜厚小的問題。離子束輔助沉積法 (IBAD) 是在離子束技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 是指在真空熱蒸發(fā)或離子束濺射沉積的同時， 利用高能離子束轟擊正 在生長的膜層，然后通過動量轉(zhuǎn)移，使得碳粒子獲得合適的能量，以 形成高質(zhì)量的 DLC

8、薄膜。離子束輔助沉積是在離子束沉積基礎(chǔ)上發(fā) 展起來的一種輔助沉積方法， 輔助離子束的束能通常在 100-800eV 之 間8，它有利于膜基界面之間的結(jié)合， 制備出均勻致密的薄膜。 同時， 離子束輔助沉積還可以提高 DLC 薄膜中 sP3 鍵的含量，使膜層的性 能得到很大的改善。濺射沉積濺射沉積主要是以石墨靶材為碳源， 首先利用陰極高壓電離惰性 氣體(Ai、He)，然后在電場的加速下獲得動能并轟擊石墨靶材，濺射 出碳原子或離子，最后沉積在基底上，形成 DLC 薄膜。濺射沉積技 術(shù)的方法有很多，主要可以分為磁控濺射(MagnetronsPuttering)直流 濺射(DCsputtering)和射

9、頻濺射(RFsputtering)。這種技術(shù)的特點(diǎn)是：沉 積的離子能量范圍寬，所制備的 DLC 薄膜均勻好，穩(wěn)定性好等，因 此濺射沉積技術(shù)是工業(yè)上制備 DLC 薄膜最常用的方法。但是，這種 方法制備的 DLC 薄膜吸收較大，無法很好地滿足紅外窗口增透膜的 應(yīng)用要求。磁控濺射： 磁控濺射在直流二極濺射的基礎(chǔ)上建立起來的， 磁控濺射示意圖如下：-nN7 J g* I 圖2.1磁控濺射示意圖1片架，2基片，3電子，4正離子，5中性粒子6靶，7陰極，8磁力線，9陽極，10陽極從圖中可以看到，平衡磁控濺射裝置只是在直流二極裝置中增加 了一個和電場正交的磁場，使電子沿螺旋軌跡運(yùn)動，延長了電子運(yùn)動 路徑，增

10、加了電子碰撞工作氣體的幾率，使氣體的離化率增加，從而 提高濺射速率。此外，由于磁控濺射裝置中的陽極置于磁控靶的周圍, 基片并不放在陽極上而是放在靶對面的基片架上，所以二次電子不會 轟擊到基片，從而避免了基片的升溫問題。 磁控濺射產(chǎn)生的原子流的 平均能量約為5eV,但其中含有很大一部分沒有被電離且能量很低的 碳粒子，這些低能量粒子無法滿足上述兩個要求。即使通過對基片加 上加速電壓（偏壓）的方法，也會因?yàn)闆]有電離的碳原子不能被加速, 所以無法提高平均能量而改變，所以磁控濺射的效率相對較低。非平衡磁控濺射技術(shù)是是近年發(fā)展的一種新型薄膜制備技術(shù)，結(jié)合了普通磁控濺射（MS）和離子束輔助沉積（IBAD）的

11、優(yōu)勢，易于實(shí)現(xiàn)離子鍍，已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用9。采用該技術(shù)可以制備不含氫的DLC膜（a-C）,這種無氫碳膜中，組成sp3鍵的元素全部是由碳元素，在結(jié)構(gòu)上 比含氫碳膜更加穩(wěn)定，應(yīng)用范圍也更加廣泛。利用這種方法制備的由 高、低密度薄膜相互層疊而成的 DLC 薄膜 ,表現(xiàn)出了優(yōu)良的特性 :摩擦系數(shù)為0.110.13;比磨損量約為2X 10-8mm3/N m。另據(jù)報導(dǎo),利用此方法并采用適當(dāng)?shù)闹虚g層 ,DLC 薄膜的附著性可達(dá)到與傳統(tǒng) TiN 膜等 相同的水平 10。主要原理是改變陰極磁場 ,從而可將等離子體擴(kuò)展到遠(yuǎn)離靶處 ,使基片浸沒其中 ,使等離子體直接干涉基片表面的成膜過程從而改善薄膜的性能。 此后

12、又發(fā)展了閉合場非平衡磁控濺射技術(shù)， 工 件完全浸沒在等離子體內(nèi)， 適用于大型復(fù)雜工件的鍍膜， 磁控濺射的 應(yīng)用范圍得以進(jìn)一步的拓寬。多靶非平衡磁控濺射技術(shù)按產(chǎn)生等離子體的電源頻率分類， 分為 直流和射頻和介于二者之間的中頻濺射。 由于直流和射頻都存在一些 弊端，因而常應(yīng)用中頻濺射。 如近年來采用較多的中頻非平衡磁控濺 射技術(shù)，有濺射速率高、消除靶中毒等優(yōu)點(diǎn)。真空陰極電弧沉積法真空陰極電弧沉積 （VCAD ）是近年來發(fā)展起來的一種沉積 DLC膜的方法。這種方法是在惰性氣體中以電弧放電燒蝕石墨靶產(chǎn)生碳離 子，基體施加負(fù)偏壓來實(shí)現(xiàn) DLC 膜的沉積， 所沉積的 DLC 膜通常是 無氫的，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備

13、簡單且離化率大，沉積速率高，沉積面積相對 較大，較適合于大批量工業(yè)化生產(chǎn)。 但是由于電弧燒蝕石墨靶會產(chǎn)生 大量的石墨顆粒，制得的薄膜含有大量的石墨顆粒 11 、膜層表面粗糙， 影響了薄膜的性能和應(yīng)用 。由于上面提到的缺點(diǎn)，通過增加過濾裝置 （磁過濾器和機(jī)械過濾器）對石墨顆粒進(jìn)行過濾和阻擋，使薄膜性能得以改善，這就是磁過濾陰極真空弧沉積(FCVAD )。使用FCVA技術(shù)可獲得低摩擦系數(shù)和 高硬度、高sp3含量的ta-C膜，是最為看好的沉積 DLC膜的幾種方法之一。脈沖真空電弧離子鍍技術(shù)是利用周期性的脈沖電弧放電，短暫性的燒蝕陰極石墨靶材，產(chǎn)生等離子體并沉積在基底上，形成DLC薄膜。同連續(xù)真空電弧

14、離子鍍相比，這種技術(shù)的特點(diǎn)是：電弧放電采用脈沖形式，而且基底不需要加負(fù)偏壓，這樣可使陰極靶面放電時產(chǎn)生 的熱量充分導(dǎo)走，避免陰極表面局部微小熔化而產(chǎn)生熔滴， 同時也能夠很好地解決大顆粒石墨的現(xiàn)象，從而改善DLC薄膜質(zhì)量12。subsliateplume of energteuceater脈沖激光沉積(PLD)技術(shù)制備DLC薄膜Pulsedluiej圖2-2 PLD制備薄膜原理示意圖脈沖激光沉積的作用機(jī)理可分為三個階段，首先激光與物質(zhì)相互 作用并產(chǎn)生等離子體，然后等離子體的定向局域等溫絕熱膨脹發(fā)射, 最后在襯底表面凝結(jié)成膜。利用 PLD技術(shù)制備的DLC膜硬度高、結(jié)合力好，又不需要較高的襯底溫度，

15、而且容易得到無氫的DLC膜,這種技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展了 DLC膜的應(yīng)用13。歷經(jīng)幾十年的發(fā)展， PLD 已經(jīng)成為一種成熟的薄膜制備技術(shù)。 通 常大家使用的是準(zhǔn)分子激光器作為 PLD 技術(shù)制備薄膜的光源。Hochschule Mittweida大學(xué)的GRep d14】等人采用KrF的連續(xù)脈沖激光進(jìn)行 DLC 薄膜的沉積和退火處理,使薄膜的內(nèi)應(yīng)力幾乎降為 0,并使薄膜具有超常的硬度, sp 3鍵的比例可高達(dá) 75%85%,其膜厚達(dá) 2 a m,禁帶寬度為1.82.2eV，密度為3.23.3g /cm3。目前，超短脈沖激光沉積納米級 DLC 薄膜已經(jīng)成為該領(lǐng)域的代表技術(shù)，澳大利亞 國立大學(xué)激光物理中心，利

16、用鎖模（或鎖模 /調(diào)Q）激光技術(shù)，獲得了高質(zhì)量的DLC薄膜，其每平方毫米的大顆粒微粒數(shù)W1個，在250cm2 的薄膜面積上,厚度不均勻性小于5%,表面微粗糙度小于 1nm,沉積速率是過去的10倍。西北核技術(shù)研究所的劉晶儒等人15用兩種脈寬（30ns, 500fs）的KrF準(zhǔn)分子激光成功地制備出了大面積（直徑© 70mm,均勻性優(yōu)于5%）不含氫成分的DLC薄膜，其紅外波段透過率大于90%,顯微硬度2380GPa法國的FGarre1ie16等人使用 波長800nm,脈寬150fs的激光制備出了具有納米結(jié)構(gòu)的 DLC薄膜,薄膜表面粗糙度小于 1nm。不得不提目前已經(jīng)有人嘗試了組合沉積方法,

17、王奇采用 UBMS和脈沖真空電弧沉積（PVAD）兩種方式組合沉積DLC薄膜時，兩種方 法制備 DLC 膜間的界面層有如下特性 :在保持薄膜的整體光學(xué)厚度不變時，當(dāng)PVAD技術(shù)沉積的DLC膜的厚度由74.8nm增至117.0nm, 界面層的厚度由50.0nm增至62.0nm;界面層的折射率由2.426增至2.511消光系數(shù)由0.0155減至0.0134薄膜的透過率隨著PVAD沉積的DLC膜的厚度的增加而增加。在2.0- 5.0卩m的波長范圍內(nèi)，在硅基底上單面沉積 DLC 膜最大透過率為 66.77%17 。2.2 化學(xué)氣相沉積 DLC 薄膜化學(xué)氣相沉積是在高溫條件下將含碳?xì)怏w通入反應(yīng)室， 然后在

18、基 底和氣相界面間進(jìn)行分解、化合等化學(xué)反應(yīng)，生成新的固態(tài)物質(zhì)，并 沉積在基底表面，形成 DLC 薄膜的方法。直接氣相沉積 ：直接光化學(xué)氣相沉積是利用光子來激發(fā)反應(yīng)氣體分解并沉積在基底表面，形成 DLC 薄膜的技術(shù)。這種技術(shù)的特點(diǎn)是 :薄膜沉積時無高能粒子輻射，因而成膜時基底溫度相對較低。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法 ： 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是沉積DLC膜的主要方法之一，也是目前非常常用的沉積DLC 膜的方法，它是以碳?xì)錃怏w為碳源的輝光放電沉積技術(shù)， PECVD技術(shù)主要可分為直流輝光放電化學(xué)氣相沉積(DC-PECVD)、射頻輝光 放 電 化 學(xué) 氣 相 沉 積 (RF-PECVD

19、) 、 電 子回 旋共 振化 學(xué) 氣 相 沉 積(ECR-CVD) 。由于該技術(shù)通常采用碳?xì)錃怏w作為碳源， 如甲烷、乙烷、 乙炔、苯、丁烷等，因而制得的 DLC 膜都含有一定的氫。 PECVD 具 有沉積溫度低，設(shè)備簡單、工件變形小、繞鍍性能好、涂層均勻、調(diào) 制成分方便等優(yōu)點(diǎn)。 PECVD 沉積的主要參數(shù)有氣壓、功率以及氣體 源等。近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的需要， PECVD 制備薄膜 技術(shù)取得了飛速發(fā)展， 使得利用這一方法沉積光學(xué)薄膜成為可能。 目 前，國外已經(jīng)結(jié)合 PECVD 技術(shù)制作的 SiNx 與 SiO2 薄膜以其良好的均勻性、階梯覆蓋性以及薄膜致密性等特點(diǎn)，應(yīng)用在二元光學(xué)、

20、太陽 能減反膜等方面。而且通過討論SiNx與SiO2薄膜沉積過程，改變參加反應(yīng)的氣體流量，獲得折射率不斷變化(n=1.8-3.1)的光學(xué)薄膜,可以用來制作滿足復(fù)雜光譜需求的光學(xué)元件 183 DLC 薄膜檢測技術(shù)要制備高性能的光學(xué)薄膜器件， 薄膜的光學(xué)特性是十分重要， 也 是十分基礎(chǔ)的技術(shù)。 光學(xué)薄膜檢測技術(shù)主要涉及： 薄膜器件的光度特 性、薄膜光學(xué)參數(shù)以及薄膜非光學(xué)特性的檢測技術(shù)三個方面。3.1薄膜透射率和反射率測量薄膜的透射率和反射率主要采用光譜測試分析儀進(jìn)行測試。 用于光學(xué)薄膜測試的光譜儀可以按照測試波段的不同分為紫外-可見光分光光度計、紅外分光光度計、光纖光譜儀以及紅外傅里葉光譜儀。前

21、兩者采用光譜分光原理， 后一種為干涉原理。 分光光度計是測量透射 率最常用的光譜測試分析儀器 19近年來應(yīng)用日益廣泛的光纖光譜儀， 它與單色儀型分光光度計最 大的區(qū)別在于采用陣列光電傳感器 (CCD 線陣或面陣 )代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電倍增管或硅光電池， 去除了單色儀處的出射狹縫， 整體結(jié)構(gòu)更為簡 單緊湊，且測試效率更高 20 。圖3.11Lambda900單色儀型分光光度計基本原理圖當(dāng)不考慮吸收是反射率近似為1-R,如果在材料吸收帶附近波段測量時，則需測量反射率19。測量反射率最基本的方法是單側(cè)反射法, 如日本OLYMPUS的USPM-RU反射率測試儀。還有 V-W光路測量法，這種不需要參考樣品。歐

22、洲原子能委員會（CEA）于2007年研制成功了一種高精度反射 率測量裝置21其測量原理如圖3.2所示。通過待測樣品的透射光斑被 成像在探測器以及觀測所用的攝像機(jī)上，通過調(diào)節(jié)樣品的前后位置確 保通過攝像機(jī)觀察到的光斑處于最佳狀態(tài)；由于觀測光路與探測光路 采用了共軛設(shè)計，因此攝像機(jī)觀察到的光斑實(shí)質(zhì)上就是光電探測器接 收到的光斑，這樣可以有效抑制光斑在探測器接收面成像的非一致性所帶來的誤差使用該系統(tǒng)進(jìn)行反射率測試可以獲得高達(dá)0.01%的精度。rc* aBiack enclosureu 護(hù)t. wr圖3.2 CEA高精度反射率測量系統(tǒng)原理示意圖3.2光學(xué)常數(shù)的測量折射率和厚度是光學(xué)薄膜的兩個非常重要的

23、光學(xué)常數(shù)。DLC膜隨制造工藝的不同，其特性變化范圍很大22 ，因此，對DLC薄膜光學(xué)常數(shù)的測試尤為重要。常見的測試薄膜光學(xué)常數(shù)的方法有光度法、橢偏法、阿貝法等。321橢圓偏振法橢圓偏振法是利用如圖3.3所示的橢偏測試系統(tǒng)來測定薄膜的光學(xué)常數(shù)的。橢偏法由于具有較高的精度和靈敏度，而且測試方便，對樣品無損傷，在光學(xué)薄膜的研究中受到極大的關(guān)注但是，由橢偏法得到的數(shù)據(jù)并不能直接給出薄膜的厚度和光學(xué)常數(shù),這些參量必須通過建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，并與測量數(shù)據(jù)擬合才能得到。OpUuftl Fiberunpft圖3.3使用橢偏儀確定薄膜的光學(xué)常數(shù)模型的選取非常重要，對于DLC薄膜，一般選取柯西色散關(guān)系, 建立的物理結(jié)

24、構(gòu)模型為：硅基底十DLC薄膜+粗糙層。李倩等采用不同的光學(xué)模型對非平衡磁控濺射沉積在硅片上的DLC薄膜的橢偏參量進(jìn)行了擬合，最終對非平衡磁控濺射法制備的DLC薄膜建立了一個“基底+ DLC a+ DLC b+粗糙層”的2層膜系，精確測量了 DLC薄膜的厚度，獲取了 nK和kK光學(xué)特性曲線22。322光度法光度法是利用薄膜的透射率或反射率曲線來反演薄膜的光學(xué)常數(shù)。由于使用分光光度計可以方便地測量樣品的透反射光譜，因此利 用透射率或反射率曲線來反演薄膜光學(xué)常數(shù)是最常用的一種方法。對于利用透射或反射光譜來進(jìn)行擬合的光學(xué)常數(shù)反演方法， 影響 其反演精度的一個重要因素就是光譜測量數(shù)據(jù)總是包含一定的系統(tǒng)誤

25、差，它會導(dǎo)致薄膜光學(xué)常數(shù)反演的不可忽略的偏差和不確定度。有 文章提到應(yīng)該盡可能避免選擇薄膜光譜系數(shù)關(guān)于折射率和物理厚度的偏導(dǎo)同時為零的奇點(diǎn)及其附近波段， 選擇偏導(dǎo)符號相反地波段用于 反演計算。 這樣有利于抵消系統(tǒng)誤差造成的影響， 從而提高薄膜光學(xué) 常數(shù)反演的精度 23。3.2.3阿貝法阿貝法是基于光波在界面上的布儒斯特效應(yīng)而建立的薄膜光學(xué)常數(shù)測試方法。其基本原理為，當(dāng)一束平行光以某一入射角（布儒斯特角）從no媒介向ni媒介入射時，空氣與膜層之間的界面會消失，振 幅反射系數(shù)為零。因此，只要能夠精確測出 p 偏振光反射消失的角度， 就可以計算出薄膜的折射率 （使用該方法無法測出薄膜的厚度 ）。該方

26、法的優(yōu)點(diǎn)在于將薄膜折射率的測量轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵌鹊臏y量， 因而具有獲 得較高測試精度的可能性 ;此外，阿貝法測試步驟簡單，且與薄膜的厚度以及樣品基板的折射率無關(guān)，但要求薄膜必須是透明非吸收的。其測試精度主要取決于布儒斯特角位置的判斷。3.3拉曼光譜 (Raman)Raman 光譜可對碳原子結(jié)合狀態(tài)進(jìn)行分析 ,是研究金剛石、石墨、DLC膜等碳類材料近表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的最有效、最直接的工具，而 且對表面幾乎是沒有損傷的。由于碳材料對光的吸收系數(shù)很大 ,激光只能穿透幾十納米的厚度，所以Raman光譜給出的是碳材料的近表面 的結(jié)構(gòu)信息。目前 DLC 薄膜的拉曼表征主要依靠 D 峰和 G 峰的強(qiáng)度 比值（Id/I

27、g）來定性判斷sp3含量，較低的比值意味著較高的sp3含量。賴起邦做的相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明了 G峰半峰寬與DLC膜硬度之間的相關(guān)度很高，因而提出通過測量 G 峰半峰寬來推斷無氫 DLC 膜中 sp3含量的方法 4。3.4 傅立葉紅外光譜測試 (FTIR)分子的振動能量比轉(zhuǎn)動能量大， 當(dāng)發(fā)生振動能級躍遷時， 不可避 免地伴隨有轉(zhuǎn)動能級的躍遷， 所以無法測量純粹的振動光譜， 而只能 得到分子的振動一轉(zhuǎn)動光譜， 這種光譜稱為紅外吸收光譜。 紅外光譜 屬于分子光譜， 是確定分子組成和結(jié)構(gòu)的有力工具。 根據(jù)未知物紅外 光譜中吸收峰的強(qiáng)度、 位置和形狀， 可以確定該未知物分子中包含有 哪些基團(tuán)， 從而推斷該未知物

28、的結(jié)構(gòu)。 傅立葉變換紅外光譜法具有靈 敏度高、波數(shù)準(zhǔn)確、重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍非常廣泛。4 小結(jié)本文簡單的對類金剛石以及類金剛石薄膜的各種制備方法和檢 測技術(shù)進(jìn)行了介紹， 并且夾雜的介紹了一些近些年的發(fā)展。 隨著科學(xué) 技術(shù)的進(jìn)步， DLC 薄膜的推廣，相信未來將會出現(xiàn)更多新的制備技 術(shù)和檢測技術(shù)。參考文獻(xiàn)1 AiserberyS.Physies of ion Planting and ion beam dePositionJ.JVaesei Technol,1973， 10(l): 104一 107.2 Spencer E G.Ion-beam deposition polycrystall

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