《表2 Si-DLC拉曼谱峰变化趋势》

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《基底对类金刚石薄膜组织性能的影响》

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图2和图3是采用PE-CVD法制备的不同基底掺杂（Si-DLC）薄膜的拉曼（Raman）光谱图。可以看出，在1 000cm-1和2 000cm-1之间拉曼峰均是由两个展宽峰组成，利用Origin软件进行高斯拟合可将其分解为两个峰:一个是在低频带的弱肩峰D峰，峰位范围为1 362～1 394cm-1，它是无序碳共有的特征，另一个峰是在1 541～1 583cm-1附近较强的G峰，说明膜中含有石墨团簇结构。上述结果证明了本次试验所制备的掺硅元素薄膜具有典型的类金刚石结构。表2为3种不同基底上拉曼谱峰变化趋势，其中不锈钢和铝合金基底的薄膜G峰频移、ID/IG比值相差不大。由图3可知，氮化硅的拉曼强度明显高于其他两种金属基底，这是因为，拉曼光谱测的是振动能级，声子能量，反映晶格振动的量子化能量的大小，而金属中的原子对光有强烈的吸收作用，使入射光无法与内部原子作用，又由于制得的薄膜很薄，只有几μm，入射光必然会穿过薄膜与基底作用，而不同基底对入射光的吸收和散射量不同，所以实际测得的拉曼光谱是衬底和薄膜的复合拉曼光谱。而氮化硅是原子晶体，其拉曼活性高于金属基底，因此，金属基底薄膜的拉曼强度明显低于氮化硅基底的薄膜，且基底为氮化硅的拉曼光谱上可以明显看到D峰和G峰，分峰显著。上述结果表明不同金属的基底对Si-DLC薄膜的结构无明显影响。而氮化硅基底相对金属而言，其G峰明显右移且ID/IG增加。在拉曼光谱中，G峰位移以及ID/IG值的大小与DLC薄膜中sp3/sp2的比值、无定形碳的无序度等相关联，因此不能直接通过拉曼光谱获得薄膜sp3/sp2的值，但是可以获得一些定性的信息。MOUNER E等[26]发现了拉曼光谱和DLC薄膜中sp3键含量的相互关系，即sp3键含量的增加对应于G峰位移和ID/IG值的同时降低。因此可以判断，在氮化硅基底上制备的DLC薄膜相对于其他金属基底，其sp3键含量较少。由上述结果可知，基底类型可以显著影响薄膜成分，金属基底的薄膜成分与非金属基底的薄膜成分存在较大差异，但选用不同金属作为基底时，金属类型对薄膜的成分影响不大。