不同方法制备的类金刚石薄膜的XPS和Raman光谱的研究.pdfVIP

第31卷，第7期 光谱学与光谱分析 20l and 1年7月 SpectroscopySpectralAnalysis July，2011 不同方法制备的类金刚石薄膜的XPS和Raman光谱的研究 杨发展1，王世庆h2，沈丽如1*，陈庆川1 1．核工业西南物理研究院，四川成都610041 2．成都理工大学工程技术学院，四川乐山614000 摘要分别利用金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法(FCVA)、直流磁控溅射法(SP)和脉冲辉光放电等离 子体化学气相沉积法(PECVD)在硅片上沉积类金刚石膜层。并利用激光拉曼光谱法(Ramanspectroscopy) 和X射线光电子能谱法(XPS)对类金刚石膜层进行研究。通过研究分析发现，不同方法制备的类金刚石膜 冲磁过滤真空阴极弧沉积法制备的类金刚石膜层的G峰位波数最大、I(D)／I(G)和半高宽最小、J(D／I(G) 最大、s矿键含量最高；直流磁控溅射法制备的类金刚石膜层的G峰位波数、I(D)／I(G)、J(丁)／I(G)和s矿 键含量处于三者之间，G峰的半高宽是最大的；脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法制备的类金刚石膜 层的G峰位波数5矿键含量最小、I(D)／I(G)最大、f(T)／J(G)最小。 关键词类金刚石；制备方法；拉曼光谱；X射线光电子能谱 中图分类号：TGl75文献标识码：A 法L1钉、电子能量损失谱法[14]、Ⅺ缚15]、Ramanspectrosco- 引 言 pyCl6]、红外光谱法和椭偏光谱法等。一般核磁共振法一般需 要样品较大；电子能量损失谱要求薄膜从基体上剥离下来， 自20世纪70年代，由德国的s0LAisenberg和 对样品具有破坏性，而且解谱比较麻烦和困难；椭偏光谱法 Chabot[1]用离子束沉积法在室温下将单一价态的碳离子沉积 又缺少非晶碳的光学常数谱数据。因此，多采用Raman 到基体上制得了DLC膜后，国内外就逐渐开始对类金刚石 膜层进行相关的研究。并开发出了多种类金刚石膜层工艺技 以往的研究中，多是对单一的制备方法进行研究，且也 术。DLC膜时一种含有大量的sps键的亚稳态非晶碳薄 很少进行Raman 膜[2]，碳原子间主要以sps和sp2杂化键结合，s户1键含量较 少。它具有和金刚石几乎一样的性质，如高硬度、耐磨损、 利用RamanSpectroscopy和XPS法对碳膜进行分析。 低摩擦系数、化学惰性、高弹性模量、电绝缘性、生物相容 性和光学特性等睁51。因此被广泛地应用到机械、化工、电 1实验 子、声学、光学和生物医学等领域[6’7]。随着研究的进展， DLC膜的制备工艺也有很多种，但常见的有离子束辅助沉积 本研究分别采用我院自行研制的FCVA装置、SP装置 法[引、射频法[9。、磁控溅射法[10]、真空阴极弧沉积法[11]以及和等离子体渗注镀装置。金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积沉 lnlTl×50nMTt×们o 辉光放电等离子体增强化学气相沉积法[12]等。根据工艺的积设备采用规格为650 nfin，纯度为 不同，所制备的DLC的种类也不尽相同。 99．99％的圆台形石墨作为阴极靶。实验中，先将本底真空 抽至10_3Pa，然后通人Ar，调节压强为4．3×10_2Pa，再调 对于DLC膜sps与s户2键的含量比直接影响着