[发明专利]一种玻璃基透射可见光的DLC复合增硬薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种玻璃基透射可见光的类金刚石（DLC）复合增硬薄膜及其制备方法。该玻璃基DLC复合增硬薄膜是在玻璃基片表面用磁控溅射工艺沉积碳氧化硅过渡层和DLC层，所述薄膜结构为碳氧化硅过渡层/DLC薄膜。该玻璃基DLC复合增硬薄膜在满足光学性能的同时又具有良好的硬度，而且不易脱落。

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，特别涉及一种玻璃基DLC复合增硬薄膜及其制备方法。

背景技术

金刚石中的碳原子以sp³杂化键的形式结合，石墨中的碳原子以sp²杂化键的形式结合。类金刚石薄膜(Diamond-like Carbon，DLC)是一种由碳元素构成的、在性质上和金刚石类似，同时又具有石墨原子组成结构的薄膜材料。DLC是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、良好的可见光透过率等特点，在显示器件保护玻璃盖板、车载内饰玻璃、智能家居玻璃、面板开关玻璃、装饰玻璃等方面有良好的应用前景。但由于DLC薄膜与玻璃基底之间存在很大的应力，可能会出现薄膜脱落的情况。所以很多研究者通过在DLC薄膜中掺杂金属或非金属(如Cu、Zr、W、Si、N等元素)来减少与玻璃基底的内应力，但由于掺杂会影响DLC薄膜中的sp³结构向sp²结构转变，导致DLC薄膜硬度下降；也有研究者通过添加金属过渡层(如Cr、Ag、Ni)来改善DLC薄膜与玻璃基底的结合强度，由于金属与玻璃基底热膨胀系数相差大，所以效果也不好。

CN108149193A公开了一种类金刚石碳基薄膜及其制备方法，采用磁控溅射法在基底(不做限制)上制备了SiO₂/Cu-DLC薄膜，通过添加SiO₂过渡层增强了DLC薄膜与基底的结合强度，通过掺杂来降低薄膜与基底的结合力，但会影响薄膜结构导致硬度下降。

CN107675138A公开了一种类金刚石薄膜复合玻璃盖板及其制备方法，采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了SiO₂/含氢DLC/含氢DLC薄膜(外层含氢量更多)，测得膜层莫氏硬度为6，但是提及薄膜的透过率。

CN109136843A公开了一种无氢类金刚石薄膜及其制备方法与应用，采用阳极层离子源辅助直流磁控溅射法在玻璃基底上制备了Cr/CrC/DLC薄膜，但是DLC薄膜厚度过厚，使DLC薄膜内应力增加。

CN201810091973.9公开了一种DLC薄膜增硬玻璃及其制备方法，采用磁控溅射法在玻璃基底镀制了SiO₂/SiC/DLC薄膜，但是DLC薄膜厚度较厚，会增加薄膜内部应力，且未提及薄膜透过率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种玻璃基透射可见光的DLC复合增硬薄膜及其制备方法，该玻璃基DLC复合增硬薄膜在满足光学性能的同时又具有良好的硬度，而且不易脱落。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种玻璃基透射可见光的DLC复合增硬薄膜，在玻璃基片表面采用磁控溅射工艺依次沉积碳氧化硅过渡层和DLC层，所述薄膜的膜层结构是：碳氧化硅过渡层/DLC薄膜。

按上述方案，所述碳氧化硅膜层作为过渡层，该过渡层结构中有Si-C键、Si-O-Si键和C-C键，在玻璃基片上形成的碳氧化硅表面产生锯齿空腔，DLC薄膜镶嵌在空腔中(见图3)。

按上述方案，碳氧化硅过渡层的薄膜厚度在20～60nm、DLC薄膜的厚度在100～180nm。上述玻璃基透射可见光的DLC复合增硬薄膜的制备方法，包括以下步骤：

a)将玻璃基片进行表面处理；

b)将SiC靶材在混合气体环境中进行磁控溅射，在玻璃基片表面沉积得到碳氧化硅膜层，得到玻璃基碳氧化硅层；其中，所述混合气体为氩气和氧气的混合物；