新型陽極層離子源的開發技術以及DLC圖層的制備

陽極層離子源在離子注入與圖層沉積應用中，由于反應氣體易污染陰陽極而影響其壽命。通過設計合理的通氣結構的電磁交耦合布局設計了一種新型陽極層離子源，該離子源可以產生低污染，高密度的離子束流，并實現了較高性能DLC圖層的制備。首先構建PIC/MCC模型研究了優化結構后的陽極層離子源在C2H2氣氛下的放點行為和等離子體演化過程，發現C粒子在內陰極與陽極上形成低強度附著團聚體，并在應力和氣壓的作用下翹起，脫落引起火星，甚至發生打火現象。這些團聚體以及打火產生的碳顆粒會飛翔基片造成圖層表面形成“大顆?！叭毕?。通過進一步改進布氣系統后，有效地減少了C粒子在內陰極與陽極之間的產生，避免了離子源打火和低強度附著團聚體的產生，使得該離子源放電穩定性得到大幅提升在實驗研究中，該離子源放電電流，和離子電流可長時間（>8小時）保濕穩定，制備的DLC涂層具有缺陷較少，硬度最高可達21 GPa，結合力最高達到45N,摩擦系數最低為0.1，磨損率最低為1.23x10-15m3/N*m,以及較強的耐腐蝕性能。