專(zhuān)利名稱(chēng)：超薄類(lèi)金剛石碳薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)自組裝有機(jī)單分子膜作為調(diào)制層制備超薄類(lèi)金剛石碳薄膜
的制備方法。
背景技術(shù)：
類(lèi)金剛石(DLC)薄膜具有優(yōu)異的機(jī)械性能，是一種非常好的保護(hù)材料。由于其制 備方法簡(jiǎn)單，現(xiàn)在已經(jīng)被用于很多領(lǐng)域。比如作為硬盤(pán)磁頭與盤(pán)面之間和微納器件的保護(hù) 膜。但是類(lèi)金剛石薄膜在作為硬盤(pán)磁頭和盤(pán)面的保護(hù)上卻有著一個(gè)顯著的缺陷，就是類(lèi)金 剛石膜與磁頭和盤(pán)面間的結(jié)合力差，隨著磁存儲(chǔ)密度的增高和磁頭飛行高度的降低，要求 保護(hù)膜的厚度越來(lái)越薄，這就急需解決類(lèi)金剛石膜與磁頭和盤(pán)面的結(jié)合力問(wèn)題。目前已有 的解決類(lèi)金剛石膜與磁頭和盤(pán)面結(jié)合力的技術(shù)是在沉積類(lèi)金剛石薄膜之前先沉積一層單 原子Si層，但這種方法在提高膜基結(jié)合力上效果并不顯著。另外作為目前研究熱點(diǎn)的自組 裝有機(jī)單分子薄膜作為微納器件的抗磨減摩保護(hù)膜有一個(gè)很大缺陷很難制備出連續(xù)致密 的保護(hù)膜，這就限制了其作為保護(hù)層在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超薄類(lèi)金剛石碳薄膜的制備方法。 本發(fā)明通過(guò)采用有機(jī)自組裝單分子膜作為過(guò)渡層，制備超薄類(lèi)金剛石薄膜。由于
有機(jī)自組裝單層膜具有良好的收縮和延展性，可以作為分子彈簧使用，因此加入有機(jī)自組 裝單層膜可以有效地降低基底和類(lèi)金剛石碳薄膜間的應(yīng)力，提高類(lèi)金剛石膜的磨損壽命。
該方法成本低廉易操作，制備的薄膜具有優(yōu)良的摩擦磨損特性。用這種方法制備的薄膜在 各種精細(xì)器件減磨抗磨的環(huán)境中具有潛在的應(yīng)用前景，為自組裝有機(jī)單層膜和類(lèi)金剛石碳 薄膜的使用提供了一種新的可能。 —種超薄類(lèi)金剛石碳薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟
A制備有機(jī)自組裝單分子膜 選用P (100) Si作為襯底，將襯底放入硫酸中加熱至沸騰，取出襯底；然后在溶液 中浸泡，所述的溶液中溶劑由丙酮和水組成，溶質(zhì)為N' -[3-(TrimethOXySilyl)-propyl] driethylenetri咖ine， tech (TA);
B制備類(lèi)金剛石膜 利用RF-PECVD設(shè)備在制備好有機(jī)自組裝單分子膜的P (100) Si襯底和P(IOO)硅 襯底上沉積類(lèi)金剛石膜；通入甲烷和氫氣，在射頻功率100W、負(fù)偏壓200V、沉積氣壓5帕的 條件下沉積。 在A(yíng)步驟中，溶液的濃度為2-3mmol/L。
在A(yíng)步驟中，丙酮與水體積比為5 : 1。 薄膜結(jié)構(gòu)為底層為Si襯底，第一層為單分子層，第二層為DLC層。 本發(fā)明中比較加入有機(jī)自組裝單分子過(guò)渡層制備的類(lèi)金剛石和沒(méi)加有機(jī)自
3組裝單分子過(guò)渡層制備的類(lèi)金剛石膜，在比較過(guò)程中使用了橢圓偏振光膜厚測(cè)量?jī)x、 micro-Raman、 XPS、 AFM、 UMT摩擦測(cè)試儀。形貌表明，在有機(jī)自組裝單分子過(guò)渡層上制備的 超薄類(lèi)金剛石薄膜具有良好的平整度，并且UMT表征表明，在有機(jī)自組裝單分子過(guò)渡層上 制備的超薄類(lèi)金剛石薄膜具有優(yōu)良的耐磨性。
具體實(shí)施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1 : 選用有機(jī)自組裝單分子N' -[3-(Trimethoxysilyl)-propyl] driethylenetriamine， tech(TA)作為有機(jī)過(guò)渡層，用P (100) Si作為襯底，首先將襯底放 入濃度為60X的硫酸中水煮30min。然后將丙酮和水按體積比5 : l配成溶劑，溶質(zhì)為 N' _[3_(Trimethoxysilyl)-propyl] driethylenetriamine, tech (TA)，將煮好的Si襯底放 入由溶劑和溶液(TA)配成的2-3mmol/L的溶液中浸泡。然后利用RF-PECVD設(shè)備在制備 好有機(jī)自組裝單分子膜的P(100)Si襯底和P(100)硅襯底上沉積類(lèi)金剛石膜。通入甲烷 (10. 3sccm)和氫氣(20sccm)，在射頻功率100W、負(fù)偏壓200V、沉積氣壓5帕的條件下沉積 4分鐘。超薄類(lèi)金剛石膜厚約為6nm。 AFM形貌表征得到以有機(jī)自組裝單分子膜TA為有機(jī)過(guò)渡層制備的超薄類(lèi)金剛石 膜的均方根粗糙度為O. 202nm.表明薄膜表明非常平整。UMT摩擦學(xué)性能表征著重考察了制 備有機(jī)自組裝單層膜為過(guò)渡層和未制備自組裝單層膜過(guò)渡層的硅襯底上沉積超薄類(lèi)金剛 石薄膜，在載荷為20g和50g，兩種摩擦速率下考察了摩擦學(xué)性能。在兩種摩擦條件下?lián)碛?自組裝單層膜TA為調(diào)制層制備的類(lèi)金剛石薄膜都表現(xiàn)出了良好的耐磨性。
權(quán)利要求
一種超薄類(lèi)金剛石碳薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟A制備有機(jī)自組裝單分子膜選用P(100)Si作為襯底，將襯底放入硫酸中加熱至沸騰，取出襯底；然后在溶液中浸泡，所述的溶液中溶劑由丙酮和水組成，溶質(zhì)為N’-[3-(Trimethoxysilyl)-propyl]driethylenetriamine，tech(TA)；B制備類(lèi)金剛石膜利用RF-PECVD設(shè)備在制備好有機(jī)自組裝單分子膜的P(100)Si襯底和P(100)硅襯底上沉積類(lèi)金剛石膜；通入甲烷和氫氣，在射頻功率100W、負(fù)偏壓200V、沉積氣壓5帕的條件下沉積。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在A(yíng)步驟中，溶液的濃度為2-3mmol/L。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在A(yíng)步驟中，丙酮與水體積比為5 : 1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)自組裝有機(jī)單分子膜作為調(diào)制層制備超薄類(lèi)金剛石碳薄膜的制備方法。本發(fā)明通過(guò)采用有機(jī)自組裝單分子膜作為過(guò)渡層，制備超薄類(lèi)金剛石薄膜。該方法成本低廉易操作，制備的薄膜具有優(yōu)良的摩擦磨損特性。
文檔編號(hào)C04B41/50GK101768010SQ200810142998
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者張俊彥, 張軍英, 王 琦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所