掺杂类金刚石薄膜的研究(4)

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本文主要研究的是掺氮类金刚石薄膜，所以我们着重介绍氮元素的掺杂对于类金刚石薄膜的性能的影响。

1.4.1 氮元素掺杂对于DLC薄膜机械性能的影响

氮掺人到DLC薄膜中以后, 改变了薄膜的表面微观形貌,产生纳米量级的颗粒更均匀, 更致密。产生了比C-H 键更稳定的C-N 键, 从而减少了膜中C-H 键的含量,提高了薄膜的抗内应力能力[18]。氮元素的掺入，可以改善类金刚石薄膜的摩擦学性能，如降低摩擦系数，提高抗磨性能等[19]。下图所示为含氮类金刚石薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时的平均摩擦系数随时间的变化曲线。可以看出: 在氮原子百分数较低时(2.3%)，薄膜的摩擦曲线有几处明显波动，这主要是因为薄膜内部不太致密，薄膜的微观结构中含有较多的间隙; 当对偶球接触到这些位置时，会产生较大的摩擦阻力，这使得摩擦曲线发生抖动，薄膜的平均摩擦系数为0.087; 随着薄膜中氮原子百分数的增加，薄膜的摩擦曲线变得更加平稳，摩擦系数也有所降低(在氮的相对含量为3.5%、5.2% 时，其摩擦系数分别为0.073 和0.078)[20]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

图1.3不同氮含量的含氮类金刚石薄膜的摩擦曲线

1.4.2 氮元素掺杂对于DLC薄膜的光学性能的影响

DLC薄膜具有良好的光学性能，消光系数很小，有良好的透光性能。类金刚石薄膜掺氮后可改变其光学性能，降低折射率，升高光学带隙[11,21]。图1.2给出了折射率n 的拟合曲线，即不同掺氮量的DLC 薄膜的n 随入射光子能量的变化曲线。从图中可以发现，在DLC 薄膜中掺入氮以后，折射率n 增大，并且先较快增加，而后随氮含量增加缓慢变化，逐渐显现下降的趋势。