文档介绍：中南大学
硕士学位论文
掺氮类金刚石薄膜的制备及其结构与光电性质研究
姓名:陈海平
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:杨兵初
20090501
能稳定、提高薄膜中浚欢:砍骋幌薅仁保H匆种俳鴖键态的生长。只提高基底温度,则可以使薄膜的表面变摘要本文采用直流磁控溅射方法,以和为工作气体、以石墨为溅射靶材,在玻璃基底上制备了类金刚石薄膜和掺氮类金刚石薄膜。采用原子力显微镜射线衍射⒗馄滓、傅立叶红外光谱仪、湎吖獾缱幽芷等手段对薄膜的表面形貌、成分及结构进行表征和分析。:蟊∧さ耐腹省⑽障凳肮庋Т斗⑸谋化;采用绝缘电阻测试仪和西林电桥分析了掺氮对类金刚石的绝缘电阻与介电常数的影响。研究结果表明,采用直流磁控溅射法,以石墨为靶材,和为工作气体,在玻璃基底上成功制备了类金刚石薄膜和掺氮类金刚石薄膜。氮的掺入,在薄膜中形成了和燃戏绞剑其中氮元素主要是以男问酱嬖诒∧ぶ小K孀诺F髁勘鹊增大,薄膜中氮元素含量增加,痵的比例先增大后减小,而薄膜的光学带隙则先变大后减小;同时氮流量比的增大还使得薄膜的绝缘电阻先增大后减小,介电常数一直增大。我们还讨论了不同的溅射功率和基底温度等工艺参数对薄膜的表面形貌,沉积速率,拉曼光谱,光学带隙,绝缘电阻及介电常数的影响。结果发现,保持其它工艺参数不变,只提高溅射功率将使薄膜的表面形貌变差;沉积速率则随溅射功率的增加,呈现出先增大后减小的变化;薄膜的绝缘电阻和光学带隙也随之增大而减小,这可能是因为溅射功率的提高使得薄膜中氮含量逐渐增大,当含量较少时,氮得更加均匀、致密;同时,较高基底温度下沉积的薄膜拉曼光谱的峰向高频方向移动,表明该膜中暮拷隙啵涣硗猓叩幕温度时制备的薄膜的吸收系数增大,光学带隙变小,薄膜的介电常数增大,其原因是基底温度较高时,更多的碳原子和氮原子能够以瓹、甆键的形式结合沉积在基底上,薄膜中的恳蚕喽越隙唷关键词掺氮类金刚石薄膜,直流磁控溅射,氮气,非晶态,光学带隙,电阻中南大学硕士学位论文
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⋯名:嵫跏签名删吼日期:等年￡月组年』月凼学位论文版权使用授权书原创性声明共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特另以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我作者签名:本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
第一章绪论引言面体形状分布形成踊斓溃纬汕縜键;在荚拥乃母黾鄣子中三个形成在同一平面内的三次轴对称的笤踊斓溃强煽梢孕纬汕縪金刚石是碳的一种同素异构体,它具有一系列优异的物理性质,包括己知目前为止自然介物质中最高的硬度、耐磨性和弹性模量,极高的电阻率、击穿场强和很低的介电常数,,极低的线膨胀系数,很宽的禁带宽度,极高的载流子迁移率以及极高的化学稳定性等等Ⅲ。鉴于金刚石具有上述诸多优异特性,而天然金刚石数量稀少、价格昂贵、尺寸又有限,长期以来人们一直在尝试采用人工方法合成金剐石。但是热力学的计算表明,在常温常压下碳的稳定相是石墨,而金刚石只是在高温高压条件下才是稳定的。因此,性能和金刚石膜类似且人工制各较容易的类金刚石薄膜皀简称成为新的研究热点。类金刚石薄膜是一种碳膜。常态下碳有三种键合方式:凇ḿ和金刚石键泊婵缤。在荚拥乃母黾鄣缱影此碳的三种键台方式瑂矿,键,第四个电子轨道与该平面垂直,形辉趕L隽礁龅缱有纬伞<外两个电子形成Ⅱ键。在纯余刚石中碳原子都以踊斓烙个碳原子形成韭价单键,形成四面体结构。以稀6诖渴ń恚禾荚觭杂化轨道形成龉布踥肫渌荚恿映闪;沸蔚姆湮咽狡矫嫱唇峁梗中南大学硕士学位论文,囤
一吵们矿~Ⅲ出具有金刚石特征的非晶碳膜,随后,瓽眦盯等人和甒等人的蛃键混合组成,所以实际上它是包含了很大范围的一类碳膜。因为同的称谓【浚悍蔷寄荚超过蕖蓿渤品蔷Ы鸶帐嘟鸶帐∧さ闹票阜椒掷以稀6嘟鸶帐∧な翘嫉囊恢址蔷а俏忍峁梗饕S梢欢ū壤叫简写为,膜中科ǜ撸汉薄膜是在年,美国瓵蘬:蚦取采用碳离子束沉积束首次制备它的诸多性能和金秘Ⅱ石薄膜比较相似,故被称为类金