パルスイオンプレーティング技術により堆積されたダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の密着性に関する研究 - 実験的現象

- Apr 18, 2018-


薄膜の密着性は巨視的な指標であり、通常、フィルムと基板との間の結合度を指す。 DLC膜のメッキ処理中に、基板から剥離していることが判明しており、最も一般的なものは、基板と基板との密着性が悪く 、膜間に 遷移 領域 がないこと および基材。 外力が大きければ、フィルムは基材から完全に剥がれた。 第2のタイプは、フィルムと基板との間に移行領域が形成され、高い結合強度を有することである。 しかしながら、何らかの理由により、フィルムの内部応力が大きすぎて、フィルムが損傷し、その後脱型する。


第1の種類のフィルム剥離に関連する要因は、基材の種類、基材表面の清浄度、および荷電粒子のエネルギーである。 異なるタイプの基板の場合、DLC膜は、それらの間の遷移領域に対して異なるエネルギー要件を有し、分子間の結合形態が異なるので、安定性が異なる。 基板の表面が十分に清浄でなく、基板表面に不純物分子が吸着したり、荷電粒子のエネルギーが低すぎたりすると、DLC膜と基板との間の結合力が低下し、基板全体から剥離される。 堆積装置が決定されると、堆積粒子のエネルギーは主放電回路の電圧にのみ関連し、主回路電圧を合理的に選択することによって荷電粒子のエネルギーを得ることができる。


試験したいくつかの基板の中で、チタン基板の密着性が最良であり、続いてシリコン基板、続いてゲルマニウム基板、およびC含有金属基板の最悪であり、遷移層が必要であった。 膜ストレス要因による膜離脱の現象、基板材料の硬度および温度が異なり、その現象もまた異なる。 3つの一般的な現象は次のとおりです。


(1)基材の硬度が低く、基材から剥離すると、基材フィルムとの間の移行層が形成されて密着性が高くなり、基材フィルムの表面が剥がした 例えば、GeまたはSi基板上にDLC膜をメッキすると、このような現象がしばしば発生し、基板の表面が損傷し、スポットの均一な分布直径が0.1mm未満である。 スポットサイズは、基板直径の硬度、高硬度と逆の関係にあり、スポット直径は明らかに減少する。


(2)基材の硬度が高い場合には、基材から剥離し、基材表面に残膜があり、従来の洗浄方法では除去できない。 これは、膜の応力によって膜が除去されるため、膜と基板との間の遷移層が形成され、高い接着性を有することも示している。


(3)基板の温度が高すぎると、膜と基板との界面ではなく、膜中で膜の破断が起こらず、剥がれた薄膜が正方形であり、同一面上にない。


上記の3つの一般的な現象から、DLC膜はパルスアークイオンプレーティングによってめっきされ、膜と基板との間に遷移層を形成することができ、イオンプレーティングの利点である高い接着性を有する。