DLC薄膜，全称为类金刚石碳薄膜，是一类由非晶态碳构成的薄膜材料，其碳原子由sp²石墨键与sp³金刚石键混合而成，因而兼具金刚石的高硬度、耐磨性与石墨的平滑性、导电性等综合性能。该类薄膜不仅具有优异的化学惰性、生物相容性及光学透过性，还能够在沉积过程中通过调控工艺参数或在沉积后通过等离子体处理等手段，在表面可控地引入羟基、羰基、羧基等多种含氧官能团，从而实现对表面极性、润湿性及化学反应活性的精确调节。正是由于其兼具良好的机械稳定性与表面化学可调性，DLC薄膜成为研究固-气界面吸附行为、润湿性转变机制及表面功能化设计的理想模型材料，在自清洁涂层、生物医学器件、微机电系统及环境气体传感等领域均具有广阔的应用前景。

DLC薄膜表面润湿调控

通常，改变DLC薄膜表面能的方法有两种：一是不引入其他元素，直接通过调整沉积条件或热处理条件使DLC表面杂化结构转变，调整DLC本征润湿性，实现低表面能状态，如改变沉积功率、沉积偏压、沉积压强、采用真空退火等方式；二是通过引入其他元素改性表面，进而实现低表面能状态，如沉积过程中掺杂异种元素（如氢、硅、氟、氮、氧等）、表面化学修饰（如等离子体处理、有机物处理表面等）。

氧等离子体处理对DLC薄膜化学组成与亲水润湿性的影响

化学组成

为分析氧等离子体处理后DLC薄膜的化学组成，对氧等离子体处理后的DLC薄膜进行了XPS分析，结果如图1a，b所示。在氧等离子体处理之前薄膜的XPSC1s谱图（图2.  a）中，在283.4eV、284.3eV和285.1eV处有分别对应结构缺陷、C-Csp2和CCsp3的峰，在285.9eV、286.7eV和288.4eV处有低强度的分别对应羟基（C-OH）、醚/环氧基（C-O-C）和羰基（C=O）的峰。在等离子体处理后DLC薄膜的XPSC1s谱图（图1a）中，观察到C1s中六个峰位均向更高结合能的方向轻微偏移，这是DLC表面官能团氧化的作用。同时，在氧等离子处理后，DLC薄膜中O1s/C1s比值从0.43上升至0.51。

图1 （a，b）氧等离子体处理后DLC薄膜的XPS能谱图

图2 DLC薄膜的XPS谱图

XPSO1s谱图（图1b）中，在531.9eV、533.1eV和534.1eV处存在三个特征峰，分别对应羰基（C=O）、羟基（C-OH）和环氧/醚基团（C-O-C）。这一结果与C1s谱图相呼应。除上述三个特征峰外，经氧等离子处理后，在534.8eV处出现了指代羧基（C-O=O）的特征峰。

综上所述，XPS（图1）表征结果印证了氧等离子体处理后成功实现了DLC薄膜表面的羟基化。

润湿性的变化

图3（a）DLC薄膜表面的水滴接触角 （b）等离子处理后DLC薄膜的水滴接触角

通过测量水滴接触角评估DLC薄膜表面的润湿性。刚制备的DLC薄膜表面通常富含悬空键，可能还存在少量含氧官能团——这些官能团源于真空腔内水蒸气与氧气等残余氧环境中的碳氧共沉积作用。样品从真空腔取出后，立即在5分钟内完成水滴接触角测量。图3a，b分别展示了氧等离子体处理前后DLC薄膜表面的水滴接触角。等离子体处理后的DLC薄膜表面由于具有较高的表面自由能而表现出亲水性。具体来说，刚制备的DLC薄膜静态水滴接触角为35.4±1°。而氧等离子体处理后，表面极性官能团（尤其是C-OH）浓度升高，表面呈现超亲水性，水滴接触角几乎为0°。这一现象与前文中氧等离子体处理后，DLC薄膜表面实现了羟基化相互印证。