[发明专利]一种碳基薄膜内不同碳纳米结构的调控设计方法

摘要

本发明公开了一种碳基薄膜内不同碳纳米结构的调控设计方法。本发明采用PECVD技术在钢基表面上原位渗氮促进膜基结合力，同时调控参数实现类富勒烯碳、类石墨碳、洋葱碳等纳米结构之间相互转变，并通过引入其它元素气体掺入氮、氢、氟、硫、硅等元素，以提高薄膜与钢基结合力、硬度、表面光滑及超滑性能。

主权项

1.一种碳基薄膜内不同碳纳米结构的调控设计方法，其特征在于具体步骤为：1）经等离子体化学气相沉积技术沉积类富勒烯碳纳米结构薄膜，通入纯度大于99.99%的CH₄或C₂H₂气体，至800‑1200 V，导通比0.5‑0.7，频率30‑80 KHz，甲烷气体气压保持在14‑18 Pa，甲烷与氢气压比1:1‑1:3可调，基底温度在100℃左右；测试结果薄膜硬度18‑31GPa，厚度1‑10微米，表面光洁度0.1‑0.5nm；2）经等离子体化学气相沉积技术通过提高基底温度实现类富勒烯碳与类石墨碳转变，采用辅助电源加热使基底温度控制在150‑350℃，调整脉冲偏压至800‑1000 V，导通比0.5‑0.7，频率30‑80 KHz，甲烷气体气压保持在14‑18 Pa，甲烷与氢气压比1:1‑1:3可调；测试结果薄膜硬度6‑12GPa，厚度1‑10微米，表面光洁度0.05‑0.5nm；3）经等离子体化学气相沉积技术通过提高基底偏压实现类富勒烯碳与洋葱碳转变，调整脉冲偏压至1200‑1500V，导通比0.5‑0.7，频率30‑80 KHz，甲烷气体气压保持在14‑18 Pa，甲烷与氢气压比1:1‑1:3可调；测试结果薄膜硬度23‑35GPa，厚度0.8‑8微米，表面光洁度0.1‑0.6nm；4）经等离子体化学气相沉积技术通过减少氢和提高基底温度实现类石墨碳与石墨烯转变，采用辅助电源加热使基底温度控制在150‑350℃，调整脉冲偏压至800‑1000 V，导通比0.5‑0.7，频率30‑80 KHz，甲烷气体气压保持在14‑18 Pa，甲烷与氢气压比1:0‑1:1可调；测试结果薄膜硬度6‑12GPa，厚度1‑10微米，表面光洁度0.05‑0.5nm。