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含氢碳膜的生长机制: 分子动力学模拟研究低能量CH基团的作用

宋青 吉利 权伟龙 张磊 田苗 李红轩 陈建敏

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含氢碳膜的生长机制: 分子动力学模拟研究低能量CH基团的作用

宋青, 吉利, 权伟龙, 张磊, 田苗, 李红轩, 陈建敏

Growth mechanism of hydrogenated carbon films: molecular dynamics simulations of the effects of low energy CH radical

Song Qing, Ji Li, Quan Wei-Long, Zhang Lei, Tian Miao, Li Hong-Xuan, Chen Jian-Min
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  • 探索等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术中含氢碳膜的生长机理, 制备出常态超润滑含氢碳膜是表面工程技术领域的目标之一. 基于REBO势函数, 采用分子动力学模拟方法, 通过对比研究CH基团在清洁金刚石和吸氢金刚石表面的沉积行为, 发现低能量CH基团在清洁金刚石(111)面上的吸附效率大于98%, 而在吸氢金刚石(111)面上的吸附效率低于1%. 结果表明PECVD法制备含氢碳膜时, 低能量CH基团对薄膜生长的贡献主要来自于其在表面非饱和C位置的选择性吸附.
    Molecular dynamics simulations are carried out to investigate the effect of low energy CH radical on the growth of hydrogenated carbon film. The results show that the adsorption rate of CH on clear diamond(111) is about 98%, while on hydrogenated diamond (111) the adsorption rate is lower than 1%. It indicates that the selective adsorption of low energy CH radical at the unsaturated surface C site is the dominated mechanism of the hydrogenated carbon film growth in PECVD.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50705093和50575217)、国家创新团队基金(批准号: 50421502)和国家重点基础研究计划(批准号: 2007 CB607601)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50705093, 50575217), the Science Fund for Creative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50421502), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2007 CB607601).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-12
  • 修回日期:  2011-05-31
  • 刊出日期:  2012-03-15

含氢碳膜的生长机制: 分子动力学模拟研究低能量CH基团的作用

  • 1. 兰州交通大学数理与软件工程学院, 兰州 730070;
  • 2. 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室, 兰州 730000
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50705093和50575217)、国家创新团队基金(批准号: 50421502)和国家重点基础研究计划(批准号: 2007 CB607601)资助的课题.

摘要: 探索等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术中含氢碳膜的生长机理, 制备出常态超润滑含氢碳膜是表面工程技术领域的目标之一. 基于REBO势函数, 采用分子动力学模拟方法, 通过对比研究CH基团在清洁金刚石和吸氢金刚石表面的沉积行为, 发现低能量CH基团在清洁金刚石(111)面上的吸附效率大于98%, 而在吸氢金刚石(111)面上的吸附效率低于1%. 结果表明PECVD法制备含氢碳膜时, 低能量CH基团对薄膜生长的贡献主要来自于其在表面非饱和C位置的选择性吸附.

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