摘要: 本文采用中频磁控溅射金属Al靶，以CH₄为反应气体，通过调整Al靶溅射功率，在p(100)单晶硅片和不锈钢基底上成功制备出不同Al含量的Al/a-C:H纳米复合薄膜。并利用HR-TEM、XPS、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等手段分析和研究了Al/a-C:H薄膜的结构、机械及摩擦学性能。结果表明：金属Al以纳米晶颗粒形式镶嵌在非晶碳网络中，使得所制备Al/a-C:H薄膜呈现出典型的纳米晶/非晶复合结构；同时，Al掺杂促进薄膜中sp²杂化碳形成，且有效地释放残余内应力。Al靶溅射功率为800 W时所制备的Al/a-C:H薄膜具有结构致密、内应力低、硬度高的特性；在大气环境中，该薄膜与Si₃N₄陶瓷球干摩擦时显示出优越的摩擦学性能，其摩擦系数约为0.055，磨损率约为2.9×10^-16m³/(N·m)。

关键词: 磁控溅射；Al/a-C:H；纳米复合薄膜；摩擦学性能

作者 单位

周升国 1. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；2. 中国科学院研究生院，北京 100039　 

王立平 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000　 

薛群基 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000 

E-mail: lpwang@licp.cas.cn

《摩擦学学报》,2011,31(3):304~310