ИССЛЕДОВАНИЕ АМОРФНЫХ ГИДРОГЕНИЗИРОВАННЫХ ПЛЕНОК УГЛЕРОДА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ В ГАЗОВОМ РАЗРЯДЕ

Структура доклада:
Введение
2. Экспериментальная часть
3. Результаты и их обсуждения
3.1. Комбинационное рассеяние света 3.2. Эллипсометрия
4. Выводы

1. Введение
Уникальные свойства a-C:H пленок:
- Высокая твердость
- Низкие износ и коэффициент трения
- Высокое удельное сопротивление
- Большой коэффициент теплопроводности
- Прозрачность в видимом и инфракрасном диапазоне
и т.д.
Применение:
- Формирование диэлектрика МДП-структур
- Катоды на основе автоэлектронной эмиссии
- Теплоотводы в микроэлектронике
- Защитные, просветляющие покрытия для солнечных элементов
и т.д.

Цель работы
Работа была направлена на решение следующих задач:
Осаждение углеродных пленок при различных напряжениях тлеющего разряда
Исследование полученных пленок при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния света и эллипсометрии
Выявление зависимости структуры и оптических параметров от условий осаждения

2. Экспериментальная часть
Условия осаждения

Рис.1. Экспериментальная установка.
1 – высоковольтный источник напряжения; 2 – балластное сопротивление; 3 – сосуд с этанолом; 4 – натекатель; 5 – анод; 6 – кварцевая разрядная трубка; 7 – катод; 8 – держатель подложек; 9 – металлический шток; 10 – вакуумная камера; 11 – постоянный магнит; 12 – стеклянная трубка

Рис. 2. Разрядный промежуток

3. Результаты и их обсуждения
3.1. Комбинационное рассеяние света
Для определения структуры и фазового состава
осажденных углеродных пленок использовалась
спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС).
Современный спектрометр T64000. Производство Horiba
Jobin Yvon.
- длина волны возбуждения падающего излучения – 514,5 нм
- диапазон измерений – 800-2200 см-1

Рис. 3. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда от 1080 до 1380 В. Давление паров этанола 0,15 торр.
Расстояние катод-подложка 0,2 см

Таблица 1. Изменение положения полос D и G при различных напряжениях разряда

Рис. 4. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда 770, 870 и 960 В. Давление паров этанола 0,15 торр.
Расстояние катод-подложка 0,2 см

Рис. 5. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда 600 и 680 В. Давление паров этанола 0,15 торр.
Расстояние катод–подложка 0,2 см

3.1. Эллипсометрия
Можно ли узнать тенденцию изменения структуры?
Пленка растет послойно или изотропно?
Метод эллипсометрии может подсказать дополнительную информацию о выращенных слоях.
- Толщина
Показатель преломления
Показатель поглощения
Сканирующий лазерный эллипсометр «Микроскан» с He-Ne лазером. Производство ИФП СО РАН
- длина волны - 632,8 нм
- угол падения - 55º

Таблица 2. Результаты эллипсометрических измерений образцов, полученных при напряжениях разряда от 1080 до 1380 В

Таблица 3. Результаты эллипсометрических измерений образцов, полученных при напряжениях разряда от 600 до 960 В

Выводы:
Обнаружен рост нанокластеров со структурой колец или коротких цепей в системе углеродных sp2-связей структуры.
Образцы, полученные при средних напряжениях (770-960 В), имели высокий люминесцентный фон, что свидетельствует об увеличении содержания водорода в пленках.
Образцы, полученные при высоких напряжениях разряда (1080–1380 В), являются двухслойными, и каждый слой обладает своей толщиной и оптическими параметрами.