[发明专利]超低摩擦硅铝二元掺杂非晶碳薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种利用射频磁控溅射物理气相沉积技术来制备硅铝二元掺杂非晶碳薄膜的方法。超低摩擦硅铝二元掺杂非晶碳薄膜具有9-15GPa的纳米硬度，优异的摩擦学性能，最低摩擦系数达到0.0083，持续处于超低摩擦系数的往复次数长达18000次。薄膜均匀致密，与基底材料的结合牢固，耐磨性好，能广泛用于磁存储光盘，微电子机械系统(MEMS)及汽车零部件等领域。

主权项

一种超低摩擦硅铝二元掺杂非晶碳薄膜的制备方法，其特征在于该方法具体步骤为：A超声清洗的单晶硅片，然后置于磁控溅射沉积系统的反应室中，进行抽真空；B当真空度达到5×10‑4Pa时，通氩气于沉积室中，在占空比为50％‑70％，中频脉冲频率40KHz直流偏压‑700～‑1000V的条件下用氩等离子体进行溅射清洗单晶硅片约10‑20min；C过渡层由纯Ar等离子体溅射孪生钛靶制得，制备条件为中频脉冲即频率40KHz电流为1.0‑2.0A，氩气流量为30‑60sccm，工作压强为3.0‑5.0Pa时，基材偏压为‑200V，靶材与单晶硅片距离9‑10cm，沉积时间为10min；D将甲烷气和氩气以1∶7的比例混合后通入反应室中，工作压强在0.5‑1.2Pa的条件下开启射频电源，功率为400‑700W，在自偏压的作用下，产生含有C和Ar的等离子体，上述等离子体共同溅射由铝、硅组成的混合靶材，面积比为A铝/A硅＝1/8；E开启中频脉冲频率40KHz直流偏压为100‑200V，使上述产生的混合等离子体加速到达单晶硅片，并沉积于单品硅片上。