等離子體增強(qiáng)CVD合成碳薄膜及其微觀結(jié)構(gòu)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、碳是一種非常獨(dú)特的元素,碳原子之間、碳原子和其它原子之間借助多種多樣的成鍵方式形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特性各異的物質(zhì)。迄今為止,雖然人們對(duì)碳材料的合成方法、特性和應(yīng)用等進(jìn)行了大量研究,但仍有許多新問(wèn)題不斷呈現(xiàn)。 在本論文研究中,我們用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法,在單晶Si(100)和普通玻璃襯底上,分別以CH4+H2、CH4+Ar和CH4+H2+Ar為反應(yīng)氣體,制備了碳薄膜。研究了在碳薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中H2和Ar的作用,以及

2、催化劑對(duì)生長(zhǎng)含有碳納米結(jié)構(gòu)薄膜的影響。 1、氫氣在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中主要起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),保持C-C單鍵存在,有利于金剛石相的存在和生長(zhǎng);以較快的速度刻蝕掉非晶相;和碳的懸掛鍵結(jié)合阻止晶核長(zhǎng)大。研究表明,當(dāng)氫氣與甲烷的流量比在3:1時(shí),在普通襯底上生長(zhǎng)的碳薄膜中非晶含量最少,薄膜表面具有平整的結(jié)構(gòu)。 2、氬氣在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中主要起到轟擊濺射作用,氬氣與甲烷的氣體流量比直接決定了薄膜中碳的結(jié)構(gòu),在普通玻璃襯底上氬氣與甲烷的氣體流量

3、比為3:1時(shí)明顯可以看出薄膜中含有納米金剛石的結(jié)構(gòu);而在有催化劑的襯底上當(dāng)氬氣與甲烷的氣體流量比為2:1時(shí)碳薄膜當(dāng)中含有很多納米棒狀結(jié)構(gòu)。 3、以氫氣和氬氣的混合氣體為稀釋氣體時(shí),在有催化劑的襯底上生長(zhǎng)出了含有一維納米結(jié)構(gòu)的碳薄膜,在氫氣流量不是很大時(shí)碳納米棒的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)得較長(zhǎng)。 總之,不同稀釋氣體對(duì)碳薄膜的結(jié)構(gòu)影響具有重要的作用,優(yōu)化稀釋氣體能制備出不同形貌與結(jié)構(gòu)的碳薄膜,而含有納米結(jié)構(gòu)的碳薄膜對(duì)制備微結(jié)構(gòu)電子器件具有

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