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DLC涂层及其分类

图1 碳质材料结构

       碳元素位于化学元素周期表第六位,根据原子轨道杂化的理论,碳原子外壳层电子会分为三种不同的能态,即sp1(直线型)、sp2(正三角或层片型)、sp3(正四面体)三种杂化形式如图2所示。


图2 碳原子的sp3、sp2和 sp1杂化结构

       类金刚石碳(Diamond like Carbon,简称DLC)是一种亚稳态的非晶态材料,其机械、电学、光学和摩擦学特性类似于金刚石,导热性是铜的2~3倍,且透明度高、化学稳定性好。具有极高的硬度、良好的抗磨损、优异的化学惰性、低介电常数、宽的光学带隙以及良好的生物相容性等特性。
       事实上目前对DLC薄膜尚无明确的定义和统一的概念,以其宏观性质而论,国际上广为接受的标准为硬度达到天然金刚石硬度20%的绝缘无定形碳膜就称为DLC薄膜。在光学、电学、材料、机械、医学和航空航天等领域引起了科研工作者的广泛关注。

       根据2005年德国工程师学会发布的“碳涂层”标准,DLC薄膜主要分为以下七类:
       (1)a-C:非晶碳
       (2)ta-C:四面体非晶碳
       (3)a-C:Me(Me=W /Ti/Mo/Al等金属):金属掺杂非晶碳
       (4)a-C:H:含氢非晶碳
       (5)ta-C:H:四面体形含氢非晶碳
       (6)a-C:H:Me(Me=W /Ti/Mo/Al等金属):金属掺杂含氢非晶碳
       (7)a-C:H:X(X=Si/O/N/F/B等):改性含氢非晶碳
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