中文摘要：

研究新型ECR(扩散式和封闭式)等离子体溅射技术在同一基体上实现制备超硬、导电、超光滑多种杂化纳米结构碳膜。利用XPS，HRTEM等高精度材料分析手段表征碳膜的纳米结构、各种杂化轨道的含量，及纳米碳膜各杂化区之间的界面键合关系。使用多功能原子力探针及多尺度摩擦磨损仪测试碳膜的电磁特性和摩擦学性能（主要指摩擦和磨损）。阐明碳膜中各纳区组织结构与电磁行为和摩擦学行为的相关性。同时，揭示多尺度下碳膜摩擦学行为的变化规律。本项目的目标是寻找出无润滑状态下具有超低摩擦系数(0.003),金刚石同等硬度,石墨班导电性的新型ECR纳米碳膜，为大容量光记录系统中的关键摩擦副提供表面防护材料。

结论摘要：

本研究采用自组装封闭式电子回旋共振（MCECR）等离子体溅射装置在硅基体上，制备了多种杂化纳米结构碳膜并研究了其摩擦学行为。具体内容包括自行设计组装了封闭式ECR纳米碳膜制备装置；研究了电子和离子照射下ECR纳米碳膜的形成原理，发现了电子照射和离子照射下纳米碳膜的结构转化关系以及碳膜的表面电性能控制规律；透射电镜TEM，Raman光谱和XPS分析得到碳膜中随着基片偏压的增大，碳膜中sp2 含量逐渐增加，sp3 含量逐渐降低，当基片偏压大于40 V后，sp2和sp3含量趋于稳定，分别为67%和26%，碳膜的纳米结构为非晶态；SPM测试结果表明随着基片偏压的增大，碳膜表面粗糙度增加，刻划硬度和结合强度降低；多尺度球盘型摩擦磨损试验结果表明随着基片偏压的增大，碳膜的平均摩擦系数逐渐降低，最高磨损寿命则逐渐升高；磨损表面形貌的显微分析表明，碳膜摩擦过程中，在接触界面上产生一层转移膜，降低了碳膜的摩擦系数，摩擦系数稳定阶段碳膜的磨损机理为犁沟磨损和磨粒磨损，而碳膜破裂后，则主要为磨粒磨损。本研究为大容量光记录系统中的关键摩擦副提供表面防护材料。