朱嘉琦
,
韩杰才
,
高巍
,
孟松鹤
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.01.011
为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律,进而确定应力与拉曼光谱之间的关系,采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P(100)单晶抛光硅衬底上制备了从3nm～350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜.利用表面轮廓仪和原子力显微镜测试膜厚,表面轮廓仪确定曲率半径并计算薄膜应力,共聚焦拉曼光谱表征薄膜的结构细节.实验发现,随着膜厚的增加,四面体非晶碳薄膜的应力持续下降,当膜厚超过30nm时,应力的下降趋势变得平缓,并保持在小于5 GPa的较低水平.随着膜厚的增加,可见光拉曼光谱中衬底硅的一阶和二阶谱峰强度逐渐降低,在50nm～80nm膜厚范围,半高宽最窄,峰强最高,能够最有效地获得拉曼结构信息.随着膜厚的增加和应力的下降,非晶碳一阶谱峰的峰位表现为逐渐向低频偏移.
关键词:
四面体非晶碳
,
过滤阴极真空电弧
,
拉曼光谱
,
应力
朱嘉琦
,
孟松鹤
,
韩杰才
,
高巍
功能材料
采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在p(100)单晶硅衬底上制备了不同厚度的四面体非晶碳薄膜,并利用表面轮廓仪测试薄膜的厚度和应力,利用纳米压入仪测试薄膜的硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷.试验表明,在一定的扫描波形条件下,薄膜大约以0.7 nm/s的沉积速率稳定生长.随着膜厚的增加,薄膜的应力持续降低,当膜厚超过30nm时,应力将低于5GPa;当膜厚超过300nm时,硬度和杨氏模量分别将近70GPa和750GPa,已经十分接近体金刚石的性能指标.另外,随着膜厚增加所产生的应力变化,也导致了可见光拉曼光谱非对称宽峰的峰位逐渐向低频偏移.
关键词:
四面体非晶碳
,
过滤阴极真空电弧
,
机械性能
,
应力
陆晓欣
,
朱嘉琦
,
王赛
,
刘罡
,
刘远鹏
,
袁欣薇
,
霍施宇
功能材料
为了提高固贴式薄膜体声波谐振器（SMR）的电学和声学品质,实现四面体非晶碳（ta-C）在体声波器件领域的新应用,建立了以ta-C为布拉格反射栅高声阻抗材料的SMR模型,利用MathCAD仿真研究布拉格反射栅层数对该SMR的谐振特性的影响以及ta-C中sp3杂化含量和高/低声阻抗层厚度偏差对SMR的品质因子（Q值）的影响。结果表明层数的增加提高了SMR的品质;ta-C薄膜sp3杂化含量越高,达到饱和Q值所需层数越少,当含量为80%时,至少需要6层（3对）布拉格反射层使SMR达到优异Q值;距离压电堆越近的高/低声阻抗层,其厚度偏差对Q值的影响越大,从而实现了高频率（8GHz）低损耗的SMR的设计。
关键词:
固贴式薄膜体声波谐振器
,
四面体非晶碳
,
布拉格反射栅
,
品质因子
韩杰才
,
朱嘉琦
,
孟松鹤
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.02.002
利用离面双弯曲过滤阴极真空电弧沉积系统,在Φ 200 mm单晶硅片上制备四面体非晶碳薄 膜.利用 Dectek3型表面轮廓仪检验膜厚均匀性(小于 5%),并利用扫描电子显微镜( SEM)、原子力 显微镜( AFM)、激光拉曼光谱( Raman)、 X射线光电子谱( XPS)以及纳米压痕( Nano- Indenter)仪器 测试薄膜的性能和结构.结果表明:试验制备的薄膜是四面体非晶碳薄膜 , 其中 sp3键含量高达 80%以上, 薄膜表面纯净, 几乎没有大颗粒的污染, 表面粗糙度( Rq)小于 0.3 nm(取样面积 1μ m2), 薄膜硬度可达 50 GPa,杨氏弹性模量高于 550 GPa.
关键词:
过滤阴极真空电弧
,
四面体非晶碳
,
拉曼光谱
,
X射线光电子谱
,
纳米压入仪
朱嘉琦
,
孟松鹤
,
韩杰才
,
檀满林
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.01.013
采用过滤阴极真空电弧技术并施加一定的衬底负偏压,在P(100)单晶硅片上制备出四面体非晶碳薄膜利用可见光Raman光谱研究薄膜的结构,通过BWF函数描述的单斜劳伦兹曲线拟合数据并获得表征曲线非对称性的耦合系数,从而反映了薄膜中sp3杂化的含量分别用原子力显微镜和纳米压入仪研究薄膜的表面形态和力学性能.结果表明:当衬底偏压为-80V时,薄膜中sp3杂化的含量最多,均方根表面粗糙度值最低(Rq=0.23nm),硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷也最大,分别为51.49GPa、512.39GPa和11.72mN.随着衬底偏压的升高或降低,sp3键的含量减少,其它性能指标也分别降低.
关键词:
无机非金属材料
,
四面体非晶碳
,
过滤阴极真空电弧
,
衬底偏压
,
Raman光谱
,
机械性能
刘爱萍
,
朱嘉琦
,
唐为华
,
李超荣
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00538
采用过滤阴极真空电弧技术以PH_3为掺杂源,施加0-200 V基底负偏压,制备了掺磷四面体非晶碳(tar-C:P)薄膜.利用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱研究ta-C:P薄膜的微观结构,通过测定变温电导率和电流-电压曲线,考察ta-C:P薄膜的导电行为.结果表明,磷掺入增加了薄膜中sp~2杂化碳原子含量和定域电子π/π~*态的数量,提高了薄膜的导电能力,且以-80 V得到的ta-C:P薄膜导电性能最好.在293-573 K范围内ta-C:P薄膜中的载流子表现出跳跃式传导和热激活传导两种导电机制.电流-电压实验证明ta-C:P薄膜为n型半导体材料.
关键词:
掺磷
,
四面体非晶碳
,
基底偏压
,
电导率
,
导电机制
