文档介绍：第卷第期强激光与粒子束.,.
年月.,
文章编号: ———
纳米颗粒嵌埋对类金刚石薄膜
结构及电学性能的影响
李盛印。, 吴卫东, 王锋, 王雪敏, 唐永建, 孙卫国
.四大学原子与分子物理研究所,成都; .中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳
摘要: 采用脉冲激光气相沉积方法制备了不同嵌埋浓度的:多层纳米复合薄膜。用射
线光电子能谱仪对薄膜的组成成分进行分析。利用透射电子显微镜、拉曼光谱、电流一电压曲线
研究纳米颗粒嵌埋对薄膜的微观结构及电学性能的影响。和表明,纳米颗粒周期性地均匀地
嵌埋在碳薄膜中。拉曼光谱表明薄膜中的为典型的类金刚石结构,纳米颗粒促进芳香环式结构的形成,
薄膜结构的有序度提高。电流一电压曲线表明,纳米颗粒的嵌埋导致薄膜的室温电导率增加。
关键词: 脉冲激光气相沉积; 类金刚石薄膜; 铁嵌埋; 微观结构; 电导率
中图分类号: . 文献标志码:
类金刚石薄膜由于含有较高比例的。键,具有很高的硬度和弹性模量、较小的摩擦系数、良好的
化学稳定性、红外透过率高、禁带宽度大等一系列优异的性能,在机械加工、微电子、光学等领域具有广阔的应
用前景,引起了人们的广泛关注。。但是薄膜具有很高的残余应力,与基体附着强度差,这是限制
薄膜应用的一个主要因素。过渡族金属元素掺杂如,,和是降低类金刚石薄膜高的残余应力一
种行之有效的方法『。另一方面,作为理想的半导体材料,其室温电导率可以在大于个数量级的范围
内变化,主要取决于其制备方法、实验参数、成分及微观结构口。目前大多数碳基薄膜是用化学气相沉积、真
空阴极弧放电、射频溅射、磁控溅射等方法制备,其电学性能被大量研究¨,但用脉冲激光沉积方法制
备:复合薄膜,并研究其微观结构和电学性能的工作较少。是制备薄膜的一种有效的沉积
方法,不需要气体分压、衬底偏压、高温等辅助手段,通过实验参数如激光能量密度、重复频率等的调节,可以在
室温下制备出不含氢的高。含量的四面体非晶碳薄膜—,其性能接近金刚石。
本文采用脉冲激光气相沉积方法制备不同嵌埋浓度的:纳米复合薄膜,并且利用射线光电
子能谱、透射电子显微镜、拉曼光谱和电流一电压曲线研究薄膜中的成分以及嵌埋浓度
对薄膜的微观结构和电学性能的影响。
实验
采用脉冲激光气相沉积方法,在紫外融石英玻璃和衬底上制备了约厚的不同
嵌埋浓度的:多层纳米复合薄膜。波长,脉宽激光以。夹角交替地聚焦在高纯石
墨靶. 和靶. 靶面上,相继沉积—层和层并重复次,然后覆盖一层以保护
纳米颗粒。其中—层的厚度和的含量通过改变激光聚焦烧蚀石墨靶和靶的脉冲数来控制。相应实验
参数如表所示。
用, 和拉曼光谱方法分析样品的组成成分和微观结构。分析用型光
电子能谱仪,以的线为射线源,,样品先经过刻蚀去除表面污染后,测试
其全谱和的峰。用型透射电镜加速电压,
基底上膜的横截面、平面图像及选区电子衍射图样。拉曼光谱分析用型激
光拉曼光谱仪,激发光源为波长的激光器,功率为,样品表面测试光斑直径/。采用自
行研制的高电阻测试仪其中电路中的弱电流探测采用一型静电计,在样品表面溅射电极厚
收稿日期:——; 修订日期:——
基金项目:中国工程物理研究院基金资助课