[发明专利]一种分析界面碳化对Cr/DLC多层膜影响的方法

摘要

本发明公开了一种分析界面碳化对Cr/DLC多层膜影响的方法。所述方法采用中频磁控溅射技术制备若干种调制周期不同、层数不同、总体厚度相同的Cr/DLC多层膜，采用扫描电子显微镜、俄歇电子能谱、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、三维白光干涉表面轮廓仪、划痕仪、纳米压痕仪、显微硬度计，分析各种Cr/DLC多层膜样品的微观结构及力学性能变化，探究多层膜层间界面碳化对Cr/DLC多层膜结构和力学性能的影响机理。通过所述方法，可以清晰地考察界面处Cr的碳化对Cr/DLC多层膜碳价键微结构和内应力的影响，系统阐述碳价键及相组成以及内应力的变化对薄膜力学性能的影响，填补了理论和实践空白。

主权项

1.一种分析界面碳化对Cr/DLC多层膜影响的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)样品制备；(a)把基材放入丙酮溶液中超声波清洗10min；(b)把基材再放入酒精溶液中超声波清洗10min；(c)把处理好的基材放入镀膜室待沉积；(d)采用中频磁控溅射技术制备Cr/DLC多层膜，通过控制石墨靶和铬靶的靶电流开关，实现DLC层和Cr层的交替沉积；其中，中频磁控溅射沉积Cr/DLC多层膜的主要参数为：溅射靶：Cr层为Cr，DLC膜为C；沉积温度(℃)：120℃；反应气体：Ar；沉积压力(Pa)：0.3；靶电流(A)：10；(e)通过控制沉积时间来控制Cr层与DLC层的厚度；2)观察与参数测量；3)分析样品的显微结构：分析样品的显微结构包括断面形貌、膜层结构、相结构和碳键结构；4)分析样品的力学性能；力学性能包括内应力、硬度及弹性模量、断裂韧性和膜基结合力；采用三维白光干涉表面轮廓仪测量硅基片的厚度和薄膜的厚度，代入Stoney公式计算出薄膜的内应力值：式中，t_f是基体的厚度，t_s是薄膜的厚度，E_s是基体的杨氏模量，ν_s为基片的泊松比，L为基片长度；采用划痕仪测量薄膜与基体间的膜基结合力；采用纳米压痕仪来测定多层膜纳米硬度和杨氏模量；采用显微硬度计得到压痕形貌，测定压痕的径向裂纹长度，带入公式计算薄膜的断裂韧性K_IC，公式如下：式中，H是纳米硬度，E是弹性模量，P是压痕的载荷，c是裂纹长度，α是经验常数，维氏压头的α＝0.016；5)探究界面碳化对Cr/DLC多层膜力学性能的影响机理。