HFCVD制备非晶碳薄膜及其润湿性的研究

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1、摘要摘要润湿性能是固体表面的重要特征之一，无论在人们的日常生活还是在工农业生产中它都发挥着重要的作用，如防雪．防污染，抗氧化和防止电流传导等，具有特殊润湿性能的材料一直是人们关注的热点。作为一种经济适用并且环境友好的光电器件材料，非晶碳薄膜因其众多优良的特性而引起广泛研究兴趣。因此，辅之以特殊的润湿性能，非晶碳薄膜必将发挥更大的优势。本文采用热丝辅助化学气象沉积系统(HFCVD)，通过改变沉积工艺参数来控制非晶碳薄膜的生长，在单晶硅衬底上制备了不同厚度的薄膜和具有不同微观形貌的表面，系统地研究了各制备参数对

2、非晶碳薄膜的沉积速率、表面形貌及润湿性能的影响。本文主要的研究工作如下：1．通过改变工艺参数制备了具有不同厚度的非晶碳薄膜，发现随着衬底温度、工作气压和CH4的浓度的增加其沉积速率单调递增，尤其是衬底温度，对其沉积速率影响最大。2．通过改变工艺参数制备了具有不同表面微观形貌的非晶碳薄膜，发现气体流量组成和工作气压对其表面形貌的影响不大，而衬底温度对其表面形貌影响却非常大，能从光滑平坦变到具有丰富的孔隙和极其精细的皱褶的复杂结构，非常类似于自然界中荷叶的表面微观结构，具有更大的吸附和容纳气体的能力，从而具有更

3、强的表面润湿性能。3．对具有不同表面微观形貌的非晶碳薄膜的润湿性能进行了研究，发现气体流量组成和工作气压对其表面的润湿性能影响不大，而仅仅通过改变衬底温度，就可以使非晶碳薄膜表面的润湿性能从非常亲水(接触角为160)到非常疏水(接触角为1430)大范围的变动，随着沉积时间的增加其接触角先增加然后趋向稳定。4．最后研究了CF4等离子表面处理对非晶碳薄膜润湿性的影响，发现薄膜经过表面处理后，其接触角大幅度提高，原来接触角为830的亲水表面变为疏水表面，其接触角增加至flt350。关键词HFCVD；非晶碳薄膜；润

4、湿性能；超疏水；表面形貌ABSTRACTThewettabilityofsolidsumaesisaveryimportantproperty．ThesolidmaterialwhichhasspecialwettabilityhasattractedmuchinterestbecauseitwillplayallimportantroleOnOUrdailylifeaswell雒inmanyindustrialandagnculturalprocesses，forexample，preventingsno

5、w，depollution．，antioxidaflonandpreventingelectriccurrantconductionAsallenvironmentallybenignandeconomicallyviableoptoelectronicdevi∞material,amorphouscarbon(a-C)filmsarepaidtoomuchatt∞fionforitslotsofwellproperties．Combinedwithspecialwettabilityproperties，

6、a-Cfilmsmayhavegreaterpotentialapplications．Inthisstudy,aseriesofa-CfilmswithdifferentthicknessandSul"facemicro-morphologywe犯preparedonSi(100)substratebyHotFilamentChemicalVaporDeposition(HFCVD)，andthegrowthprocessesw唧controlledbyadjustingthedepositionpara

7、meter．Theinfluenceofvariousdepositionparametersonthegrowthrate，theslfffacemorphologyandthewettabilitypropertyofa-Cfilms撇studiedsystematically．Themainresearchworkofthisstudyaleshownasfollow：1．Thea-Cfilmswithdifferentthicknesswerepreparedbyadjustingthedeposi

8、tionparameter．Experimentresultsindicatethattheincreaseofsubstratetemperature，pressureandconcentrationofCI-14Canimprovedepositionrate，anditismainlyinfluencedbysubswatetemperaturewhileslightlybypressureandconce