[发明专利]类金刚石薄膜及制备方法

说明书

本发明公开一种类金刚石薄膜及制备方法，其中，类金刚石薄膜包括基材层、过渡层和类金刚石层，过渡层贴设于基材层的一侧，类金刚石层贴设于过渡层远离基材层的一侧，类金刚石层内掺杂有氮原子，以调节类金刚石薄膜内spsupgt;2/supgt;碳键和spsupgt;3/supgt;碳键的相对含量。本发明技术方案改变了类金刚石薄膜的表面电阻，使其满足抗静电的应用需求。

技术领域

本发明涉及类金刚石薄膜技术领域，特别涉及一种类金刚石薄膜及制备方法。

背景技术

DLC(类金刚石薄膜)由碳元素构成，性质和金刚石类似，并具有石墨原子组成结构，即DLC是介于金刚石和石墨之间的碳结构，金刚石是绝缘体而石墨具有较好的导电性，目前应用的类金刚石薄膜的表面电阻通常大于10¹²Ω或者非常小，只有数百Ω，而抗静电材料的表面电阻需要在10⁶Ω至10⁹Ω，故相关技术中的类金刚石薄膜无法满足抗静电的应用需求。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种类金刚石薄膜，旨在改变类金刚石薄膜的表面电阻，使其满足抗静电的应用需求。

为实现上述目的，本发明提出的类金刚石薄膜包括：基材层；过渡层，贴设于所述基材层的一侧；类金刚石层，贴设于所述过渡层远离所述基材层的一侧，所述类金刚石层内掺杂有氮原子，以调节所述类金刚石薄膜内sp²碳键和sp³碳键的相对含量。

在一实施例中，所述过渡层为氮化硅层。

在一实施例中，所述过渡层和所述类金刚石层各设有多层，所述类金刚石层和所述过渡层交替排布，所述类金刚石薄膜的厚度为0.5um至1.5um。

在一实施例中，所述类金刚石层的层数为10层至50层，所述氮化硅层的层数为10层至50层。

在一实施例中，所述过渡层的厚度范围为0.5nm至1.0nm，最外层的所述类金刚石层的厚度范围为15nm至25nm，其余层的所述类金刚石层的厚度范围为5nm至15nm。

本发明还提出一种类金刚石薄膜的制备方法，包括：

步骤A：在真空环境下，通入惰性气体和氮气，对纯硅靶材进行磁控溅射，以在基材层上沉积过渡层；

步骤B：继续通入惰性气体和氮气，对纯石墨靶材进行磁控溅射，在过渡层上沉积类金刚石层，并在类金刚石的晶体结构中掺杂氮原子，以调节所述类金刚石薄膜内sp²碳键和sp³碳键的相对含量。

在一实施例中，所述步骤A和所述步骤B交替循环多次，多次所述步骤A沉积的过渡层和多次所述步骤B沉积的类金刚石层的总厚度为0.5um至1.5um。

在一实施例中，所述步骤A和所述步骤B交替循环10次至50次；及/或，所述步骤A沉积的所述过渡层的厚度为0.5nm至1.0nm，所述步骤B沉积的最外层的所述类金刚石层的厚度为15nm至25nm，其余层的所述类金刚石层的厚度为5nm至15nm。

在一实施例中，在所述过渡层形成过程中，所通入的惰性气体和氮气的流量比为1：2，气体压力为4×10^-3Torr；在所述类金刚石层形成过程中，通入固定量的惰性气体，所述固定量的范围为3×10^-3Torr至4×10^-3Torr，氮气的气体分压范围为1×10^-5Torr至5×10^-4Torr。

在一实施例中，在所述类金刚石层形成过程中，所述惰性气体和氮气的气体流量比范围为10：1至20：1。