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摘要
目的 为在高温工况下服役的含氢碳（a–C:H）薄膜的制备提供新思路。方法 首先利用DP–PECVD和Bi P–PECVD两种方法分别在Si基底上制备了两种本征结构不同的a–C:H薄膜，分别在350、450、550、650℃下进行退火处理。通过纳米硬度、X射线光电子能谱、傅里叶转变红外光谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜及CSM摩擦试验机等，分别评价了未退火和不同退火温度下两种不同结构a–C:H薄膜的结构、表面形貌、力学及摩擦学等性能。研究了不同本征结构a–C:H薄膜对退火行为的影响。结果 DP–PECVD方法在制备a–C:H薄膜（A薄膜）的过程中具有更高的沉积速率，是Bi P–PECVD法（B薄膜）的1.52倍。随着退火温度的增加，两种方法制备的a–C:H薄膜均发生H脱附，但是A薄膜的脱H转变点为450℃，B薄膜的脱H转变点为350℃。DP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在H脱附过程中更容易形成sp3–C，而Bi P–PECVD法制备的a–C:H薄膜在此过程中形成sp3–C和sp2–C杂化键的概率基本相同。Bi P–PECVD法制备的a–C:H薄膜在退火过程中更容易失去H，且在450℃以上出现大面积剥离，摩擦失效。而DP–PECVD法制备的碳薄膜则表现出更好的热和摩擦学稳定性，在350～650℃均可保持薄膜的完整性，并且在350～550℃退火后保持低至约0.06的摩擦因数。结论 DP–PECVD方法制备的a–C:H薄膜具有更好的热稳定性、力学稳定性及摩擦学稳定性。
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