[发明专利]一种金属钛掺杂类金刚石薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属钛掺杂类金刚石薄膜的制备方法，包括：将掺钛石墨靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到金属钛掺杂类金刚石薄膜；所述混合气体为氢气和氩气。本发明在制备金属钛掺杂类金刚石薄膜时，巧妙地引入了Ti元素，极大地提高了薄膜的耐磨性能，有效降低了类金刚石碳基薄膜生长过程中的内应力。因而，本发明制得的金属钛掺杂类金刚石薄膜具有较好的光学特性、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，同时，还具有较好的疏水性。另外，本发明提供的制备方法在工业生产中操作方便，可以得到均匀稳定的产品。

技术领域

本发明涉及碳基薄膜技术领域，尤其涉及一种金属钛掺杂类金刚石薄膜及其制备方法。

背景技术

类金刚石碳基(Diamond-like carbon，DLC)薄膜主要是由金刚石结构的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，是亚稳非晶态物质。类金刚石碳基薄膜具有高硬度、低摩擦系数、高热导率、低介电常数、宽带隙、良好光透过率、耐磨耐蚀以及生物相容性等特性，因而在航空航天、机械、电子、光学、装饰外观保护、生物医学等领域具有广阔的应用前景。

类金刚石碳基薄膜一般分为含氢碳膜(a-C：H)和不含氢碳膜(a-C)两类。含氢碳膜(a-C：H)掺氢后碳膜氢化，透明度随着氢含量的增加而增加，可运用于对透明度及光学特性有严格要求的产品上，比如手机前后盖板、手表盖板、摄像头镜片等。但是，相比于不含氢的DLC薄膜，掺氢后的DLC薄膜的硬度和耐磨性有所下降。因此，能够在获得良好光学性能的前提下，有效提升DLC薄膜的硬度和耐磨性是非常有意义的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种金属钛掺杂类金刚石薄膜及其制备方法，采用本发明的制备方法制得的类金刚石薄膜具有较好的光学性能、硬度和耐磨性。

本发明提供了一种金属钛掺杂类金刚石薄膜的制备方法，包括：

将掺钛石墨靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在衬底上沉积得到金属钛掺杂类金刚石薄膜；

所述混合气体为氢气和氩气。

优选的，所述掺钛石墨靶材按照以下方法制备：

将金属钛粉与石墨粉混匀，高温烧结，得到掺钛石墨靶材。

优选的，所述金属钛粉与所述石墨粉的质量比为1～20：80～99。

优选的，所述高温烧结的温度为1100～1500℃；所述高温烧结的时间为1.0～2.0h。

优选的，所述混合气体的气压为1～8mtorr。

优选的，所述混合气体中，氢气和氩气的体积比为1～1.5：2～3。

优选的，所述磁控溅射的工作电压为400～700V。

优选的，所述磁控溅射的功率为4～9KW。

优选的，将掺钛石墨靶材在混合气体环境中进行磁控溅射前，还包括将溅射室抽真空；所述真空的真空度为2×10^-6～8×10^-6mtorr。

本发明还提供了一种金属钛掺杂类金刚石薄膜，按照上述制备方法制得。