[发明专利]一种类金刚石复合薄膜及其制备方法

说明书

本申请提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiN_x膜层和含氢DLC膜层；其中，0.5≤x≤1.3。本发明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。本发明还提供了一种类金刚石复合薄膜的制备方法，按照本发明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。

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种类金刚石复合薄膜及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种类金刚石复合薄膜及其制备方法，本发明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。

本发明提供了一种类金刚石复合薄膜，包括SiN_x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SiN_x膜层的厚度为6～15nm；所述含氢DLC膜层的厚度为3～10nm。

本发明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SiN_x膜层；

所述混合气体为氩气和氮气；

b)在所述SiN_x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SiN_x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。