四面体非晶碳(ta-C)薄膜因其特殊的键结构具有光滑表面、致密、优异的力学、摩擦学等特性，作为表面防护涂层在数据存储、微电子信息等领域具有广阔应用。但由于高能离子轰击在沉积中ta-C薄膜的残余应力大，导致电子器件易变形且引起膜基结合力差、薄膜剥落失效。施加偏压、增加过渡层、添加第三元素等方法可降低应力，但因应力降低多以牺牲薄膜中的sp3含量为代价，使得应力降低同时薄膜的力学和摩擦性能也相应降低。在本文中，我们报道了一种在不降低sp3含量的情况下，通过调控碳离子源入射角，调控薄膜局域键态结构畸变来实现应力极大降低同时薄膜力学性能保持良好的方法。该结果为调控碳膜结构和性能提供了一种新途径。论文发表在 Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 141908.(DOI:  http://dx.doi.org/10.1063/1.4870968 )

该工作得到了国家重大基础研究计划（2012CB933003，2013CB632302)和国家自然科学基金（51371187）的资助。

Fig. 1  Compressive stress and hardness of ultrathin ta-C films as a function of incident angles of C ions. 

FIG. 3. Fraction dependence of distorted bond angle (<109.471) and bond length (<1.42A ° ) upon the incident angle of carbon ions by MD simulation