一种类金刚石复合薄膜及其制备方法技术

本申请提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。本发明专利技术提供的类金刚石复合薄膜不仅具有良好的光学特性，同时还具有良好的硬度和耐磨性，能够适用于对光学和机械性能均有要求的器件。本发明专利技术还提供了一种类金刚石复合薄膜的制备方法，按照本发明专利技术的制备方法制得的类金刚石复合薄膜同时兼具良好的光学特性和高硬度耐磨等机械性能。

Diamond composite film and preparation method thereof

The invention provides a kind of composite diamond films, including SiNx film and DLC film containing hydrogen; among them, 0.5 = x = 1.3. The diamond like composite film provided by the invention not only has good optical characteristics, but also has good hardness and abrasion resistance and can be applied to devices having requirements for both optical and mechanical properties. The invention also provides a method for preparing a composite diamond film, according to the invention the preparation of diamond-like carbon composite film prepared with good optical properties and high hardness and wear resistant properties.

【技术实现步骤摘要】
一种类金刚石复合薄膜及其制备方法
本专利技术涉及薄膜
，特别涉及一种类金刚石复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
金刚石中的碳原子以SP3杂化键的形式结合，石墨中的碳原子以SP2杂化键的形式结合，而类金刚石薄膜(简称DLC薄膜)是由金刚石结构的SP3杂化碳原子和石墨结构的SP2杂化碳原子相互混杂形成的三维网络构成，是一种亚稳态非晶材料。类金刚石薄膜具有高硬度、低摩擦系数、高热导率、低介电常数、宽带隙、良好光透光率、耐磨耐蚀及良好的生物相容性等特点，在航空航天、机械、电子、光学、装饰外观保护、生物医学等领域有广阔的应用前景。类金刚石薄膜一般分为含氢DLC膜(a-C:H)和不含氢DLC膜(a-C)两类，其中，含氢DLC膜掺氢后碳膜氢化，使薄膜具有优异的透明度，可运用于对透明度等光学特性有特殊要求的产品，如手机前后盖板、手表盖板、摄像头镜片等。但是，掺氢后，DLC薄膜的硬度和耐磨性受到破坏，相比于不含氢DLC膜有所下降，不能同时兼具良好的光学特性和硬度耐磨等机械性能，难以适用于对光学特性和机械性能均有要求的器件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种类金刚石复合薄膜及其制备方法，本专利技术提供的类金刚石复合薄膜在满足光学特性的基础上，还具有良好的硬度和耐磨性。本专利技术提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。优选的，0.8≤x≤1.2；所述SiNx膜层的厚度为6～15nm；所述含氢DLC膜层的厚度为3～10nm。本专利技术还提供了一种类金刚石复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a)将硅靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到SiNx膜层；所述混合气体为氩气和氮气；b)在所述SiNx膜层表面复合含氢DLC膜层，得到类金刚石复合薄膜。优选的，所述步骤a)中，氩气流量为20～60sccm；氮气流量为20～60sccm；氩气和氮气的体积比为(1～2)：1。优选的，所述步骤a)中，磁控溅射的气压为2.5～6.5mTorr。优选的，所述步骤a)中，磁控溅射的工作电压为300～450V。优选的，所述步骤a)中，磁控溅射的溅射功率为600～1200W，时间为15～45s。优选的，所述步骤b)具体包括：以石墨为靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在所述SiNx膜层表面沉积形成含氢DLC膜层，得到类金刚石复合薄膜；所述混合气体为氩气和氢气；所述混合气体的气压为2.5～6.5mTorr。优选的，所述步骤b)中，氩气流量为25～40sccm，氢气流量为10～20sccm；氩气与氢气的体积比为(1～3)：1。优选的，所述步骤b)中，磁控溅射的工作电压为400～700V；磁控溅射的溅射功率为5.0～8.0KW，时间为15～45s。本专利技术提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。本专利技术提供的类金刚石复合薄膜不仅具有良好的光学特性，同时还具有良好的硬度和耐磨性，能够适用于对光学和机械性能均有要求的器件。本专利技术还提供了一种类金刚石复合薄膜的制备方法，按照本专利技术的制备方法制得的类金刚石复合薄膜同时兼具良好的光学特性和高硬度耐磨等机械性能。具体实施方式本专利技术提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3；本专利技术中，作为优选，0.8≤x≤1.2；x低于上述范围或超出上述范围均易造成复合薄膜硬度和耐磨性的下降。本专利技术中，SiNx膜层的厚度优选为6～15nm；含氢DLC膜层的厚度优选为3～10nm。本专利技术将SiNx膜层和含氢DLC膜层结合作为类金刚石复合薄膜，其不仅具有良好的光学特性，同时还具有良好的硬度和耐磨性，能够适用于对光学和机械性能均有要求的器件。本专利技术还提供了一种类金刚石复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：a)将硅靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到SiNx膜层；所述混合气体为氩气和氮气；b)在所述SiNx膜层表面复合含氢DLC膜层，得到类金刚石复合薄膜。按照本专利技术，首先将硅靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到SiNx膜层。磁控溅射的基本原理如下：利用电场加速从阴极发出的电子，电子获得足够动能，将工作气体原子电离成等离子体，等离子体中的正离子在靶阴极电场作用下飞向靶材，靶材表面溅射出离子、原子、原子团等，这些物质沉积到衬底/基片上，形成薄膜。本专利技术中，在进行磁控溅射前，优选先对衬底或基片进行清洗，去除表面油污和灰尘后，再置于溅射室内。本专利技术中，所用衬底或基片的种类没有特殊限制，为磁控溅射的常规衬底/基片即可，如可以为玻璃、陶瓷或金属衬底等。本专利技术中，选用硅靶作为磁控溅射的靶材。本专利技术中，硅靶材优选为纯度为99.999％以上的高纯硅靶。本专利技术中，衬底与靶材之间的距离没有特殊限制，按照本领域中常规溅射距离即可，如可以为5～15cm。本专利技术中，在进行磁控溅射前，优选先将溅射室内抽真空，使真空度优选为(1.0E-6)～(6.0E-6)mTorr，更优选为(2.0E-6)～(4.0E-6)mTorr。将溅射室抽真空后，通入气体，在混合气体环境中进行磁控溅射。所述混合气体为氩气和氮气。本专利技术中，氩气的流量优选为20～60sccm，更优选为25～45sccm。氮气流量优选为20～60sccm，更优选为20～45sccm。本专利技术中，氩气与氮气的体积比优选为(1～2)∶1，更优选为(1～1.5)∶1，在上述比例范围内，有利于获得良好的硬度和耐磨性，若低于或超出上述范围，均易造成复合薄膜硬度和耐磨性的损害。本专利技术中，磁控溅射过程中，优选控制溅射室腔体内气体的气压为2.5～6.5mTorr，更优选为3.5～6.0mTorr，若气压低于此范围，在本申请的气体环境下磁控溅射时靶材溅射效率低，膜层缺陷增多，薄膜质量和性能下降，若超出上述范围，则溅射不充分，使薄膜质量变差。本专利技术中，优选控制磁控溅射的工作电压为300～450V，更优选为350～400V；若低于上述范围，在本申请的气体环境下磁控溅射时，靶材溅射效率低，成膜速率下降；若超出上述范围，在本申请的气体环境下磁控溅射时容易使衬底发热及产生二次溅射，使成膜质量及薄膜性能较差。本专利技术中，优选控制磁控溅射的溅射功率为600～1200W；本专利技术中，优选控制磁控溅射的时间为15～45s。将硅靶材在混合气体环境中进行磁控溅射后，在衬底上沉积得到SiNx膜层；本专利技术中，0.5≤x≤1.3，作为优选，0.8≤x≤1.2。本专利技术中，SiNx膜层的厚度优选为6～15nm。按照本专利技术，在得到SiNx膜层后，在所述SiNx膜层表面复合含氢DLC膜层，得到类金刚石复合薄膜。本专利技术中，优选通过以下方式在SiNx膜层表面复合含氢DLC膜层：以石墨为靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在所述SiNx膜层表面沉积形成含氢DLC膜层。本专利技术中，在得到SiNx膜层后，更换靶材，以石墨作为靶材再次进行磁控溅射。石墨靶材优选为纯度在99.999％以上的高纯石墨靶材。SiNx膜层衬底与石墨靶材之间的距离没有特殊限制，按照常规溅射距离即可，如可以为5～15cm。再次进行磁控溅射前，优选先将溅射室内抽真空，使真空度优选为(1.0E-6)～(6.0E-6)mTorr，更优选为(2.0E-6)～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类金刚石复合薄膜，其特征在于，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。

【技术特征摘要】
1.一种类金刚石复合薄膜，其特征在于，包括SiNx膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。2.根据权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，0.8≤x≤1.2；所述SiNx膜层的厚度为6～15nm；所述含氢DLC膜层的厚度为3～10nm。3.一种类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将硅靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到SiNx膜层；所述混合气体为氩气和氮气；b)在所述SiNx膜层表面复合含氢DLC膜层，得到类金刚石复合薄膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，氩气流量为20～60sccm；氮气流量为20～60sccm；氩气和氮气的体积比为(1～2)：1。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，磁控溅射的气压为2.5～6.5mTorr。6.根据权利要求3所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立，吴德生，朱得菊，
申请(专利权)人：信利光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44