浅析DLC涂层生长机理是怎样的以及基本结构

  DLC（类金刚石）涂层是工业生产领域常用的一种涂层，性质近似于金刚石，具有良好的表面硬度、耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性以及低摩擦系数等特性，可分为无氢类金刚石碳膜(a-C)和氢化类金刚石碳膜(a-C：H)两大类。这两类DLC涂层的生长机理略有不同。下面，奥尔小编为大家分享一下DLC涂层生长机理是怎样的及其基本结构是什么吧。

　　

　　一、DLC涂层的生长机理

　　

　　1、含氢DLC涂层的生长机理

　　

　　对于含氢的DLC涂层，与CVD金刚石涂层一样，一般认为碳与碳、碳与氢原子进行杂化，形成坚固的四面体结构，氢原子的存在促进形成SP3键，而刻蚀掉已经形成的SP2键；在无序的网络结构中，氢原子能够终止碳原子至外端的悬挂键，阻止碳原子形成SP2键。由于氢原子的存在可以帮助和促进SP3键的形成，因此人们认为氢的存在是DLC涂层中形成SP3键所必需的，而且还建立了SP3与氢含量的关系。

　　

　　研究表明，随着环境中氢原子含量的增加，涂层中SP3键含量增加，而且还发现氢含量为50%附近时硬度至大。

　　

　　含氢类金刚石涂层的生长模型分为三个阶段，即等离子体的反应（气体的分子或原子分解、电离）；等离子体与表面作用以及涂层浅表面的作用。

　　

　　2、无氢DLC涂层的生长机理

　　

　　由于氢原子在一定含量范围内可以促进涂层中SP3键的形成，很多研究者利用加氢技术来提高层中SP3的含量，但在随后的应用中发现事实并非如此。

　　

　　无氢DLC涂层主要由SP3和SP2键碳原子相互混杂的三维网络构成，或是由超过80%的SP3键碳原子为骨架构成。内部不含氢原子。

DLC涂层

　　二、DLC涂层的基本结构

　　

　　类金刚石涂层不是由某个单质组成，而是一种含有SP3和SP2键的非晶碳涂层，在传结构上属于长程无序而短程有序的结构。根据涂层中碳原子的键合方式以及SP3和SP2键含量比例的不同，可以分为如下三种结构：

　　

　　1、非晶碳涂层，含有SP3和SP2键；

　　

　　2、含氢的非晶碳涂层，除了含SP3和SP2键之外，还含有一定数量的氢；

　　

　　3、四面体非晶碳涂层，含有大于80%的SP3键碳原子，也称非晶金刚石涂层。