反应性高功率脉冲磁控溅射沉积含铜纳米团簇的类金刚石碳膜：脉冲长度效应

摘要： 在本研究中，采用反应性高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS）技术制备了含铜纳米团簇的类金刚石碳膜（DLC:Cu薄膜）。研究考察了HIPIMS脉冲长度（脉冲开启时间）的影响，发现化学成分与脉冲长度存在依赖关系。通过拉曼散射光谱分析该纳米复合薄膜中类金刚石碳基体的结构表明，sp3/sp2碳键比例随HIPIMS脉冲长度增加而轻微上升。氦离子显微镜对铜纳米团簇形貌和尺寸的研究显示，HIPIMS脉冲开启时间的延长会导致纳米团簇数量增多及后续尺寸增大。光学性能研究表明所有测试薄膜均呈现表面等离子体共振效应，且发现光学吸收光谱与泵浦-探测光谱记录的光激发载流子弛豫时间存在关联。当激发波长接近表面等离子体共振吸收峰波长时，观测到最长的弛豫时间。使用400微秒HIPIMS脉冲开启时间制备的DLC:Cu薄膜表现出最大弛豫时间，这归因于弛豫时间与铜纳米团簇尺寸的依存关系。