电解有机溶液法在Si表面制备类金刚石薄膜及退火对其结构的影响

郭栋; 蔡锴; 李龙土; 桂治轮

doi:10.7498/aps.50.2413

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电解有机溶液法在Si表面制备类金刚石薄膜及退火对其结构的影响

郭栋 , 蔡锴 , 李龙土 , 桂治轮

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

电解有机溶液法在Si表面制备类金刚石薄膜及退火对其结构的影响

郭栋, 蔡锴, 李龙土, 桂治轮

物理学报, 2001, 50(12): 2413-2417.

doi: 10.7498/aps.50.2413

ELECTRODEPOSITION OF DIAMOND-LIKE CARBON FILMS FROM ORGANIC SOLVENTS AND EFFECTS OF ANNEALING ON THE FILM STRUCTURE

GUO DONG, CAI KAI, LI LONG-TU, GUI ZHI-LUN

Acta Phys. Sin., 2001, 50(12): 2413-2417.

doi: 10.7498/aps.50.2413

摘要
在对不同有机溶剂分子结构分析的基础上,选取甲醇、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和乙腈溶液为碳源,以脉冲直流电源电解有机溶液的方法在Si片上制得了含氢类金刚石薄膜(DLC薄膜),并研究了退火对薄膜结构的影响.通过X射线光电子能谱(XPS),喇曼(Raman)和红外(IR)光谱对薄膜的结构进行了分析表征.XPS表明薄膜的主要成分为C,喇曼光谱显示所得薄膜为典型DLC薄膜.喇曼和红外光谱还表明,膜中含有大量H并且主要键合于sp3碳处.随着退火的进行薄膜中的H被去除.随温度升高薄膜电阻率的下

关键词:
类金刚石薄膜 /

退火
Abstract
After analyzing the molecular structure of several organic solvents we select methanol, N,N-dimethylformamide (DMF) and acetonitrile as the carbon source to deposit diamond-like carbon (DLC) films on Si plate with a pulse-modulated power. The deposition reaction can be facilitated by increasing temperature or by decreasing separation between the electrodes. The films were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Raman spectroscopy sequentially. The results showed that the films were typical hydrogenated DLC films. Hydrogen was removed and the primary bonding in the films changed gradually from sp3-bonded carbon to sp2-bonded carbon as annealing proceeded, i.e. the film underwent a graphitization process. Comparing the results of different solvents, we discover that the methyl group of the solvents seems to be the functional group in forming the DLC films.

Keywords:
diamond-like carbon /

annealing
作者及机构信息
郭栋,

蔡锴,

李龙土,

桂治轮

1.
清华大学材料科学与工程系,北京100084

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:59882001)资助的课题.
Authors and contacts
GUO DONG,

CAI KAI,

LI LONG-TU,

GUI ZHI-LUN

1.
清华大学材料科学与工程系,北京100084
参考文献

施引文献

[1]	王一, 杨晨, 郭祥, 王继红, 刘雪飞, 魏节敏, 郎啟智, 罗子江, 丁召. Al0.17Ga0.83As/GaAs(001)薄膜退火过程的热力学分析. 物理学报, 2018, 67(8): 080503. doi: 10.7498/aps.67.20172718
[2]	艾立强, 张相雄, 陈民, 熊大曦. 类金刚石薄膜在硅基底上的沉积及其热导率. 物理学报, 2016, 65(9): 096501. doi: 10.7498/aps.65.096501
[3]	张彬, 王伟丽, 牛巧利, 邹贤劭, 董军, 章勇. H2气氛退火处理对Nb掺杂TiO2薄膜光电性能的影响. 物理学报, 2014, 63(6): 068102. doi: 10.7498/aps.63.068102
[4]	顾珊珊, 胡晓君, 黄凯. 退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 118101. doi: 10.7498/aps.62.118101
[5]	兰惠清, 徐藏. 掺硅类金刚石薄膜摩擦过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(13): 133101. doi: 10.7498/aps.61.133101
[6]	胡美娇, 李成, 徐剑芳, 赖虹凯, 陈松岩. 循环氧化/退火制备GeOI薄膜材料及其性质研究. 物理学报, 2011, 60(7): 078102. doi: 10.7498/aps.60.078102
[7]	罗庆洪, 娄艳芝, 赵振业, 杨会生. 退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响. 物理学报, 2011, 60(6): 066201. doi: 10.7498/aps.60.066201
[8]	权伟龙, 李红轩, 吉利, 赵飞, 杜雯, 周惠娣, 陈建敏. 类金刚石薄膜力学特性的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(8): 5687-5691. doi: 10.7498/aps.59.5687
[9]	开花, 李运超, 郭德成, 李双, 李之杰. 斜入射离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(7): 4888-4894. doi: 10.7498/aps.58.4888
[10]	宋超, 陈谷然, 徐骏, 王涛, 孙红程, 刘宇, 李伟, 陈坤基. 不同退火温度下晶化硅薄膜的电学输运性质. 物理学报, 2009, 58(11): 7878-7883. doi: 10.7498/aps.58.7878
[11]	李荣斌, 于忠海. 硼/氮原子共掺入金刚石的晶格损伤及其退火过程的计算机模拟. 物理学报, 2007, 56(6): 3360-3365. doi: 10.7498/aps.56.3360
[12]	张锡健, 马洪磊, 王卿璞, 马瑾, 宗福建, 肖洪地, 计峰. 退火温度对低温生长MgxZn1－xO薄膜光学性质的影响. 物理学报, 2006, 55(1): 437-440. doi: 10.7498/aps.55.437
[13]	孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响. 物理学报, 2006, 55(1): 430-436. doi: 10.7498/aps.55.430
[14]	叶凡, 谢二庆, 李瑞山, 林洪峰, 张军, 贺德衍. 类金刚石和碳氮薄膜的电化学沉积及其场发射性能研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3935-3939. doi: 10.7498/aps.54.3935
[15]	李红轩, 徐洮, 陈建敏, 周惠娣, 刘惠文. 射频功率对类金刚石薄膜结构和性能的影响. 物理学报, 2005, 54(4): 1885-1889. doi: 10.7498/aps.54.1885
[16]	杨武保, 王久丽, 张谷令, 范松华, 刘赤子, 杨思泽. 丙酮环境下ECR微波等离子体辅助化学气相沉积类金刚石薄膜研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3099-3103. doi: 10.7498/aps.53.3099
[17]	方泽波, 龚恒翔, 刘雪芹, 徐大印, 黄春明, 王印月. 退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响. 物理学报, 2003, 52(7): 1748-1751. doi: 10.7498/aps.52.1748
[18]	梅显秀, 徐军, 马腾才. 利用强流脉冲离子束技术在室温下沉积类金刚石薄膜研究. 物理学报, 2002, 51(8): 1875-1880. doi: 10.7498/aps.51.1875
[19]	王永谦, 陈长勇, 陈维德, 杨富华, 刁宏伟, 许振嘉, 张世斌, 孔光临, 廖显伯. a-Si∶O∶H薄膜微结构及其高温退火行为研究. 物理学报, 2001, 50(12): 2418-2422. doi: 10.7498/aps.50.2418
[20]	童六牛, 何贤美, 鹿牧. 真空退火对周期性界面掺杂Ni80Co20薄膜磁性的影响. 物理学报, 2000, 49(11): 2290-2295. doi: 10.7498/aps.49.2290

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物理学报. 2001, 50(12): 2413-2417.

doi: 10.7498/aps.50.2413.

电解有机溶液法在Si表面制备类金刚石薄膜及退火对其结构的影响

1. 清华大学材料科学与工程系,北京100084

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:59882001)资助的课题.

收稿日期: 2001-02-21
修回日期: 2001-07-06
刊出日期: 2001-06-05

摘要: 在对不同有机溶剂分子结构分析的基础上,选取甲醇、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和乙腈溶液为碳源,以脉冲直流电源电解有机溶液的方法在Si片上制得了含氢类金刚石薄膜(DLC薄膜),并研究了退火对薄膜结构的影响.通过X射线光电子能谱(XPS),喇曼(Raman)和红外(IR)光谱对薄膜的结构进行了分析表征.XPS表明薄膜的主要成分为C,喇曼光谱显示所得薄膜为典型DLC薄膜.喇曼和红外光谱还表明,膜中含有大量H并且主要键合于sp3碳处.随着退火的进行薄膜中的H被去除.随温度升高薄膜电阻率的下

关键词:

类金刚石薄膜 /
退火

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