高分子基底上氟碳膜的制备、结构和性能

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1、i12CreasewithPress1／reincrease．TheaffectOftreatingtimeisverycOmPIex．KeYWords：RFMagnetronsputtering，PTFE，flllorocarbOnfilms，grOwthmechanism，surfacemorphOlogY，surfacestructure，contagtan91e，SEM，TEM，XPS．第一章文献综述1，1磁控溅射的发展撅述溅射现象早在1852年，为英国人Grove在辉光放电中观察到的从阴搬飞溅出豹锈震浩染在管壁上。从1870年开始就已将溅射现象用于薄膜的制作，但是，

2、达到实曩他菸在工业上广泛使用却楚1930年以后的事⋯。溅射镀膜遵常是剥翅气薅教毫产生麴正逡子在墩场掺足下毫速轰老撂为阴极驰靶体，搜靶髂中囊皇霖子(或分子)逸瞧，浣积刘技镀綦体豹表嚣，形成赝熏要螅薄膜。出于溅射镀藏能制各许多不嗣成分帮特瞧熬磅戆薄貘，辫姥70年代以囊，穗发建成为薄膜技术中重要静一荦申镀袋方式。至今溅射镀骥已广泛斑建在耄子工业、光学、机械、纯学、鳌辩工盈等方蘧。毽是营遽豹二投溅射由手操搏燕力蹇(1∥一≥O一‘mBar)、平均蠢由程小(

3、“1和Waits持1辩平谣磁控溅射分溺进行了研究帮改进。辘嚣磁控溅射疆究逐渐兴起，各种高速磁藏溅射方戒也层击不穷，如li．F．磁控溅射，反瘟磁控溅射，Dc磁控溅射。磁控溅射的綦本原理，就是戬磁场来改变毽予酶运动方向，并束缚和延长电子的运渤轨迹，从而提商了电子对工作气体的电离凡率和有效魄希j糟了电予鳃能量，因此使正离子对靶材轰击所Si起的靶材溅射熨加膏效。同时，受正交毫磁场束缚的电子，又只能在其能量要耗尽时才沉积在基片上，所疆磁控溅射其有“低温”、“高速”两大特点“3。磁控溅射目前已成为一种非常有用的加工手段，工业上主要用于生产薄膜和涂层。磁控溅射之所以发展迅速，主要是因为：(

4、1)磁控溅射技术简单易行(一步法)而且可靠；(2)沉积速率完全能够满足工业生产的需疆，速率可与蒸镀技术相媲美；(3)磁控溅射可用予连续化生产，已有工业化的例子，而且溅射膜的率度强：第一章文献综述(4)磁控溅射技术具有普适性，元素周期表中的元素几乎都可以溅射；(5)磁控溅射中电子可循环利用，溅射效率高，有效动能增加。(6)磁控溅射为干法生产，无溶剂，可减少污染。磁控溅射主要用于机械零件和工具的涂层、装饰涂层、抗腐蚀涂层、微电子器件和固体润滑剂等。但大多数研究者以无机小分子和半导体作为基底，90年代中期，我们开始在高分子基底上镀高分子功能膜，该项研究主要用于防水透湿织物的制备。1

5、．2碳氟膜的发展状况碳氟膜由于具有优良的耐腐蚀性、低介电性、自润滑性、不粘性、疏水疏油性等性质而得到研究人员的普遍重视[12,131。它的最早研究是在二十世纪七十年代，Baddour[141等人对在碳氟气体的辉光放电现象进行了研究。随后近三十年中，碳氟膜的研究范围逐渐扩大，其应用范围已涉及到微电子、机械、光学、纺织品等领域[15-2t】。下面将就碳氟膜的制各方法、性质等方面的研究进展进行综述。1．2．1制备方法从历史发展来看，碳氟膜的制备方法主要有真空蒸镀法[22,23】、离子束溅射法[24,25]和等离子聚合法【26。231。(1)真空蒸镀法此种方法是通过在真空中对PTFE

6、加热产生气相产物，气相产物在基底上沉积交联而制各碳氟膜的．其加热源主要有电阻加热源和电子束加热源两种[22,23I，后一种加热方式的效率高于前一种方式。Wilde[23】对电子束加热制备碳氟膜的形式机理进行了研究，通过质谱仪对热蒸发产物研究，发现了大量的．CF．、．CF2．、．CF4．和-C2F2．碎片，而没有发现C2F2单体。但另外一些研究人员【22，281对形成过程研究时发现有大量C2F4单体产生同时，Wilde通过红外吸收光谱的研究认为热蒸发制各的碳氟膜结构类似于PTFE，只是链较短、有分支而已，碳氟膜是无定形的。第一章文献综述在碳氟膜性质研究中．含氟量是非常重要的，许

7、多研究者利用XPS对溅射PTFE[77，引培31和等离子聚合四氟乙烯【75,76,80,84,851的氟碳比进行了计算，溅射PTFE的氟碳比一般在1．3-1．6，等离子聚合四氟乙烯的氟碳比一般在1．2～1．6之间。Ryan等人【86】报道了溅射PTFE中氟碳比与不同放电气体之间的关系，计算了Ne、He、Ar的氟碳比为1．02，O．82，O．78。Hishmeh[781利用氩离子溅射PTFE获取的碳氟膜中氟碳比为0．89。Golub[盯1针对以往研究人员所用碳氟膜制备条件的不同而难以进行比较的情况，在同样