类金刚石碳薄膜对碳膜导电性能的影响.pdf

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1、第22卷第3期化学研究中国科技核心期刊2O11年5月CHEMICAIRESEARCHhxyj@henu．edu．cn类金刚石碳薄膜对碳膜导电性能的影响张鹏，张翠玲，李丽，刘文霞，王雄(中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心，甘肃兰州730060)摘要：以聚酰亚胺薄膜为原料，经炭化形成碳膜；进而在碳膜表面制备了类金刚石碳(DIC)薄膜，研究了制备条件对碳膜导电性能的影响．采用扫描电镜分析了薄膜的表面形貌和微观结构；采用x射线衍射仪分析了薄膜的晶体结构．结果表明，DIC薄膜的电阻率随着沉积时间的延长先减

2、小后增加；当沉积时间达到3h时，相应DIC薄膜的电阻率达到最小值5．66×10_”n·m．关键词：聚酰亚胺；碳膜；类金刚石碳薄膜；导电性能中图分类号：O613．71文献标志码：A文章编号：10081011(2O1】)03—0005—03EffectofdiamondlikecarbonfilmonelectricalconductivityofcarbonfilmZHANGPeng，ZHANGCui—ling，LIIi，LIUWen—xia，WANGXiong(LanzhouChemicalRese

3、archCenterofPetrochemicalResearchInstitute，PetroChinaCompanyLimitedLanzhou730060，Gansu，China)Abstract：Carbonfilmswerepreparedbycarbonizationofpolyimidefilmsastherawmaterials．Thendiamondlikecarbon(DLC)filmsweredepositedonthecarbonfilms，andtheeffectsofpr

4、eparationconditionsontheelectrica1conductivityofcarbonfilmswerestudied．ThesurfacemorphologyandmicrostructureofthecarbonfilmsandDICfilmswereanalyzedusingascan—ningelectronmicroscope，andtheircrystalstructurewasstudiedbymeansofXraydiffraction．Resultsshowe

5、dthattheresistivityoftheDICfilmsinitiallydecreasedandthenincreasedwithincreasingdepositiontime．TheDICfilmobtainedatadepositiontimeof3hhadthelowestresistivityof5．66×10一Q·m．Keywords：polyimide；carbonfilm；diamondlikecarbonfilm；electricalconductivity类金刚石(DI

6、C)薄膜具有良好的物理化学特性，例如：在一定的红外波段范围内透明，硬度高，电阻率高，热导率高，耐磨损，抗腐蚀等．它在光学，机械，电子等领域具有广阔的应用前景[1-2]．自从l971年Ais—senberg和Chabot利用离子束方法制备出类金刚石薄膜以来，已出现了直流辉光放电法、射频辉光放电法、双射频辉光放电法以及微波一射频辉光放电法等一系列等离子体增强化学气相沉积法和磁控溅射、射频溅射、真空电弧以及激光烧蚀等物理气相沉积法[等制备方法．不同的沉积工艺对类金刚石膜的结构和性能产生很大的影响．由于聚酰

7、亚胺结构的特殊性，长期以来一直是高分子材料制备碳膜的热点材料，对其碳化过程已有诸多报道．随着研究的深入，在碳膜的基础上制备功能型石墨材料成为目前研究的重点r，而国内对此研究的报道尚不多见．本文作者采用聚酰亚胺薄膜层压炭化形成的碳膜作为基底，用实验室自制的等离子镀膜机在碳膜上制备类金刚石薄膜，测试和分析了制备类金刚石薄膜对碳膜的表面和断面微观形貌的影响．由于电阻率是碳材料和类金刚石薄膜的重要特性，因此作者研究了制备类金刚石薄膜对碳膜电阻率的影响．收稿日期：2010—12—2O．作者简介：张鹏(1980

8、一)，男，助理工程师，研究方向为高分子材料．E—mail：zpend@163．corn化学研究l实验部分1．1试剂与仪器聚酰亚胺薄膜(天津绝缘材料厂)，S一250MK11型扫描电子显微镜(英国剑桥仪器设备公司)，25002+PC型X射线衍射仪(日本理学株式会社)，SX1931型微欧计(苏州电讯仪器厂)，炭化炉(实验室自制)，等离子镀膜机(实验室自制)．1．2碳膜的制备首先将聚酰亚胺薄膜裁成14cm×14cm的正方形．在氮气保护下，将多层薄膜叠在一起，在一定压力和升温速