液相电化学法制备非晶碳薄膜.doc

哈尔滨工业大学学报 JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 液相电化学法制备非晶碳薄膜 黄丽娜，张记升，张玉娟，吴志申，张平余 (河南大学特种功能材料重点实验室，河南开封475001 .E-mail：pingyu@ henu. edu. cn) 摘 要：利用液相电沉积的方法在200 Vx60 r条件下■从乙赭的水溶液中沉积出非晶碳薄膜.通过拉曼光 诺对薄履的结构进行了表征，并利用凍子力显微镜和扫描电子显微镜对薄膜不同生长阶段的形挖进行了考 察.初步考察了该薄廡的摩擦学性能. . 关键词：非晶碳薄膜;液相电化学法;摩擦学性能 中图分类号：TH117.3,O484 文献标识码：A 文章编号：0367 - 6234(2006)增刊-0205 - 03 Preparation of amorphous carbon films by electrochemical method HUANG Li-na, ZHANG Ji-sheng, ZHANG Yu-juan, WU Zhi-shen, ZHANG Ping-yu (Laboratory of Special Functional Materials, Henan University, Kaifeng 475001, China,E-mail:pingyu@ henu. edu. cn) ■ Abstract： Amorphous carbon films have been deposited on Si plate from the solution of acetonitrile and deion- ■ ized water at 200 V and 60 ? The structure and surface morphology of the film was investigated by Raman scattering spectroscope, atomic force microscopy ( AFM) and Scanning electron microscopy ( SEM). The results show that the film deposited is amorphous carbon film. Furthennore, a ball - on - disc test was employed to obtain information about the tribological properties of the films. Key words： Amorphous carbon films； liquid electrodeposition; Tribological properties 类金刚石薄膜(Diamond -like Carbon Films, 简称DLC薄膜)是碳的一种非晶亚稳态结构，由 于该膜在力学、热学、电学、化学、光学等方面的优 异性能，在相当广泛的领域里具有应用前景.例如 其低摩擦系数、高硬度及化学稳定性质等，使得 DLC薄膜非常适合于制作工具涂层.利用DLC膜 高的硬度及抗化学腐蚀性,可将其应用于防止金 属化学腐蚀和划伤方面?其优异的机械性能,耐磨 性以及生物相容性使得类金刚石薄膜在生物医学 领域里有较好的应用?其从红光到紫外光很宽的 光谱范围内，有很高的透射比，因此它可在光学镜 片上作为减反射膜和增透保护层?而且与金刚石 薄膜相比，类金刚石薄膜沉积的温度较低,沉积面 积大、膜面平整光滑,因而对类金刚石薄膜的开发 研究引起了许多材料工作者的极大关注** 制备类金刚石薄膜和掺杂类金刚石薄膜的方 法包括化学气相沉积法(CVD)〔％】、物理气相沉 收稿日期：2006 - 04 -01. 基金项目：国家自然科学基金资助项目. 作者简介：张平余(】962?)，男，教授，博士生导那.积法(PVD)1781以及液相电化学法0】?其中化 学气相沉积和物理气相沉积或者要求较高的基底 温度，或者要求较为复杂的设备.而液相电化学法 具有设备简单，能耗低,条件容易控制，在平整和 不规则表面均能大面积成膜等特点，自从1992年 Nambal，,J成功的从乙醇中沉积出类金刚石薄膜 以来，许多科学工作者都利用这种技术来制备 DLC薄膜及其相关材料. 在利用电化学的方法制备类金刚石薄膜时, 选择合适的电解液体系是非常重要的，主要的参 考常数是电解液的介电常数和偶极距?本文在总 结前人工作的基础上，选用乙睛和具有较大介电 常数的水的混合溶液作为电解液在较低的电压下 制备得到了非晶态的碳薄膜，通过Raman光谱, 扫描电子显微镜,原子力显微镜对薄膜的结构、形 貌进行了表征.