高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜研究进展

作者：左潇; 孙丽丽; 汪爱英; 柯培玲^*

来源：表面技术, 2019, 48(09): 53-63.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.004

• 高功率脉冲磁控溅射
• 非晶碳薄膜
• 放电特征
• 沉积速率
• 反应性磁控溅射
• 金属掺杂非晶碳薄膜

非晶碳薄膜主要由sp3碳原子和sp2碳原子相互混杂的三维网络构成,具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控,高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领域内专家学者的关注。总结了近年来关于高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜材料的研究进展。重点介绍了高功率脉冲磁控溅射石墨靶的放电特性,指出了其在沉积非晶碳薄膜过程中获得高碳原子离化率的条件。针对离化率和沉积速率低,主要从提高碳原子离化率和碳离子传输效率等角度,介绍了几种改进的高功率脉冲磁控溅射方法。并对比了不同高功率脉冲磁控溅射方法中的碳原子离化特征、薄膜沉积速率、结构和力学性能。进一步地,探讨了高功率脉冲磁控溅射在制备含氢非晶碳薄膜和金属掺杂非晶碳薄膜中的优势及其在燃料电池、生物、传感等前沿领域的应用。最后,对高功率脉冲磁控溅射石墨靶的离子沉积特性、非晶碳薄膜制备及其应用研究趋势进行了展望。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所