衬底偏压对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响

材料研究学报

2004, Vol. 18

Issue (1): 76-76

论文

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衬底偏压对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响

朱嘉琦;孟松鹤;韩杰才;檀满林

哈尔滨工业大学

Structure and properties of ta-C films deposited by filtered cathodic vacuum arc technology as a function of substrate bias

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哈尔滨工业大学

引用本文:

朱嘉琦; 孟松鹤; 韩杰才; 檀满林 . 衬底偏压对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响[J]. 材料研究学报, 2004, 18(1): 76-76.
, , , . Structure and properties of ta-C films deposited by filtered cathodic vacuum arc technology as a function of substrate bias[J]. Chin J Mater Res, 2004, 18(1): 76-76.

全文: PDF(1562 KB)

摘要: 采用过滤阴极真空电弧技术并施加从0到200 V的不同衬底负偏压，在P（100）单晶硅片上制备了的四面体非晶碳薄膜。利用可见光Raman光谱研究薄膜的结构，通过BWF函数描述的单斜劳伦兹曲线拟合数据并获得表征曲线非对称性的耦合系数，从而反映了薄膜中sp3杂化的含量。分别用原子力显微镜和纳米压入仪研究薄膜的表面形态和机械性能。试验表明：当衬底偏压为-80 V时，薄膜中sp3杂化的含量最多，均方根表面粗糙度值最低（Rq=0.23 nm），硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷也最大，分别为51.49 GPa、512.39 GPa和11.72 mN。随着衬底偏压升高或降低，sp3键的含量减少，其它性能指标也分别降低。

关键词 ：无机非金属材料, 四面体非晶碳

Abstract：Tetrahedral amorphous carbon (ta-C) films have been deposited on P-type <100> polished c-silicon wafer with different substrate negative bias by filtered cathodic vacuum arc technology. The microstructure of ta-C films were measured by visible Raman spectroscopy and the spectra were fitted with a single skewed Lorentzian peak described by BWF function. The coupling coefficient characterizes the asymmetric degree of the spectra and is correlated with the sp3 content. The surface morphology and mechanical properties were researched respectively by AFM and Nano-Indentor. When the substrate bias is -80 V, the sp3 content is most, the root mean square surface roughness is least (Rq=0.23 nm) and hardness (51.49 GPa), Young's modulus (512.39 GPa), and critical scratching load (11.72 mN) are highest. As the substrate bias increases or decreases, the sp3 content and other properties lower correspondingly.

Key words： inorganic non-metallic materials tetrahedral amorphous carbon(ta-C) filtered cathodic vacuum arc

收稿日期: 2003-03-10

ZTFLH:

TB383

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1 J.Robertson, Materials Science and Engineering R, 37, 131(2002)
2 Q.Wei, J.Narayan, International Materials Reviews, 45, 133(2000)
3 CHEN Zhiying(陈智颖), Ph.D. thesis(博士论文), Shanghai Institute of Metallurgy, Chinese Academy of Sci-ence(中国科学院上海冶金研究所)(1997)
4 R.Lossy, D.L.Pappas, R.A.Roy, J.J.Cuomo, V.M.Sura, Appl.Phys.Lett., 61, 171(1992)
5 Aixiang Wei, Dihu Chen, Shaoqi Peng, Ning Ke, S.P.Wong, Diamond Relat. Mater., 6, 983(1997)
6 Shi Xu, B.K. Tay, H.S. Tan, Li Zhong, Y.Q.Tu, S.R.P.Silva, W.I.Milne, J.Appl.Phys., 79, 7234(1996)
7 P.J.Fallon, V.S.Veerasamy, C.A.Davis, J.Robertson, G.A.J.Amaratunga, W.I.Milne, J.Koskinen, Phys.Rev.B, 48, 4777(1993)
8 Y.Lifshitz, Diamond Relat.Mater., 5, 388(1996)
9 F.Davanloo, T.J.Lee, D.R.Jander, H.Park, J.H.You, C.B.Collins, J.Appl.Phys., 71, 1446(1992)
10 B.Schultrich, H.J.Scheibe, D.Drescher, H.Ziegele, Surf.Coat.Technol., 98, 1097(1998)
11 HAN Jiecai(韩杰才), ZHU Jiaqi(朱嘉琦), Meng Songhe(孟松鹤), Journal of Functional Materials and De-vices(功能材料与器件学报), 9(2) , 118(2003)
12 A.C.Ferrari, Diamond Relat. Mater., 11, 1053(2002)
13 LIANG Feng(梁风), YAN Xuejian(严学俭), Acta Physica Sinica(物理学报), 48, 1095(1999)
14 M.A.Tamor, W.C.Vassell, J.Appl.Phys., 76, 3823(1994)
15 J.Schwan, S.Vlrich, V.Batori, H.Ehrhardt, S.R.P.Silva, J.Appl.Phys., 80, 440(1996)
16 S.Prawer, K.W.Nugent, Y.Lifishitz, G.D.Lempert, G.Grossman, J.Kulik, I.Avigal, R.Kalish, Diamond Re-lat.Mater., 5, 433(1996)
17 B.K.Tay, X.Shi, H.S.Tan, H.S.Yang, Z.Sun, Surf.Coat.Technol., 105, 155(1998)
18 ZHU Jijun(朱纪军), LU Zuhong(陆祖宏), ZHONG Xin(仲昕), Journal of Applied Sciences(应用科学学报), 18, 47(2000)
19 K.W.R.Gilkes, S.Prawer, K.W.Nugent, J.Robertson, H.S.Sands, Y.Lifshitz, X.Shi, J.Appl.Phys., 87, 7283(2000)
20 Y.Lishitz, G.D.Lempert, E.Grossman, I.Avigal, C.Uzen-Saguy, R.Kalish, J.Kulik, D.Marton, J.W.Rabalais, Diamond Relat. Mater., 4, 318(1995)
21 M.Chhowalla, Y.Yin, G.A.J.Amaratunga, D.R.McKenzie, Th. Frauenheim, Appl.Phys.Lett., 69, 2344(1996)
22 A.C.Ferrari, S.E.Rodil, J.Robertson, W.I.Milne, Diamond Relat.Mater., 11, 994(2002)
23 D.R.McKenzie, D.Muller, B.A.Pailthorpe, Phys.Rev.Lett., 67, 773(1991)

[1]	宋莉芳, 闫佳豪, 张佃康, 薛程, 夏慧芸, 牛艳辉. 碱金属掺杂MIL125的CO₂ 吸附性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 649-654.
[2]	邵鸿媚, 崔勇, 徐文迪, 张伟, 申晓毅, 翟玉春. 空心球形AlOOH的无模板水热制备和吸附性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 675-684.
[3]	任富彦, 欧阳二明. g-C₃N₄ 改性Bi₂O₃ 对盐酸四环素的光催化降解[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 633-640.
[4]	刘明珠, 樊娆, 张萧宇, 马泽元, 梁城洋, 曹颖, 耿仕通, 李玲. SnO₂ 作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(7): 554-560.
[5]	李延伟, 罗康, 姚金环. Ni(OH)₂ 负极材料的十二烷基硫酸钠辅助制备及其储锂性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(6): 453-462.
[6]	余谟鑫, 张书海, 朱博文, 张晨, 王晓婷, 鲍佳敏, 邬翔. N掺杂生物炭的制备及其对Co²⁺ 的吸附性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(4): 291-300.
[7]	朱明星, 戴中华. SrSc_0.5Nb_0.5O₃ 改性BNT基无铅陶瓷的储能特性研究[J]. 材料研究学报, 2023, 37(3): 228-234.
[8]	刘志华, 岳远超, 丘一帆, 卜湘, 阳涛. g-C₃N₄/Ag/BiOBr复合材料的制备及其光催化还原硝酸盐氮[J]. 材料研究学报, 2023, 37(10): 781-790.
[9]	周毅, 涂强, 米忠华. 制备方法对磷酸盐微晶玻璃结构和性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(10): 739-746.
[10]	谢锋, 郭建峰, 王海涛, 常娜. ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(1): 10-20.
[11]	余超, 邢广超, 吴郑敏, 董博, 丁军, 邸敬慧, 祝洪喜, 邓承继. 亚微米Al₂O₃ 对重结晶碳化硅的作用机制[J]. 材料研究学报, 2022, 36(9): 679-686.
[12]	方向明, 任帅, 容萍, 刘烁, 高世勇. 自供能Ag/SnSe纳米管红外探测器的制备和性能研究[J]. 材料研究学报, 2022, 36(8): 591-596.
[13]	李福禄, 韩春淼, 高嘉望, 蒋健, 许卉, 李冰. 氧化石墨烯的变温发光[J]. 材料研究学报, 2022, 36(8): 597-601.
[14]	朱晓东, 夏杨雯, 喻强, 杨代雄, 何莉莉, 冯威. Cu掺杂金红石型TiO₂ 的制备及其光催化性能[J]. 材料研究学报, 2022, 36(8): 635-640.
[15]	熊庭辉, 蔡文汉, 苗雨, 陈晨龙. ZnO纳米棒阵列和薄膜的同步外延生长及其光电化学性能[J]. 材料研究学报, 2022, 36(7): 481-488.

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