CHON薄膜的制備及光電性能研究.pdf

1、CIaSSifiedlndex：04845UDC：530SouthwestUniversityofS。nceandTechno10gYCIenCeandlMasterDegreeTheSiSSynthesiSandResearch‘onOptiCSandEIectriCityPropertiesofAmorphousHydrogenatedCarbonNitrideOxidateThinFiImGrade：2010Candidate：C

2、henFeiAcademicDegroeAppIiedfor：MasterSpeciaIitY：MateriaISScienceSuperviSOr：ReSearchFeIIOWWeidongWuMar10。2013西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)摘要非晶碳氮薄膜是一種新型功能材料，具有高硬度，良好的光學(xué)性能，較低的摩擦系數(shù)和穩(wěn)定的化學(xué)性能等其他的優(yōu)異性能，在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過(guò)射頻電感耦合等離子體化學(xué)氣相沉積，以高

3、純甲烷、氮?dú)?、二氧化碳和氫氣作為原料氣體，改變放電氣壓、放電功率、反應(yīng)氣體中N2流量和C02流量四個(gè)沉積參數(shù)，在硅片和石英片上，制備出非晶的CHON薄膜。通過(guò)一系列測(cè)試手段和方法，研究了沉積參數(shù)對(duì)薄膜的生長(zhǎng)速率、表面形貌、薄膜內(nèi)部化學(xué)鍵以及半定量元素比、光學(xué)性能和電學(xué)性能的影響。本文首先研究了各沉積參數(shù)對(duì)薄膜沉積速率的影響。沉積速率隨放電功率增加而增加，放電功率為200W時(shí)，達(dá)到最大值；隨N2流量增加而逐漸增加，當(dāng)N2流量在10～18s

4、ccm時(shí)有較高的沉積速率，過(guò)分增大N2流量時(shí)，沉積速率反而略微下降；當(dāng)放電氣壓增加時(shí)，沉積速率先增加后減小，放電氣壓為10Pa時(shí)，有最大沉積速率；在較低C02流量(12sccm)時(shí)，制備出的薄膜沉積速率較高，C02流量進(jìn)一步增加時(shí)，沉積速率迅速減小。然后通過(guò)AFM測(cè)試研究了各沉積參數(shù)對(duì)薄膜表面形貌的影響，結(jié)果表明放電氣壓對(duì)形貌和粗糙度影響不是很大。FTIR測(cè)試結(jié)果表明薄膜中主要存在C=N、C=O、C蘭N以及CH等其他化學(xué)鍵。XPS測(cè)試結(jié)

5、果表明薄膜內(nèi)部存在sp2CN雜化鍵結(jié)構(gòu)和sp3CN雜化鍵結(jié)構(gòu)，隨N2流量增多，薄膜的sp3CN雜化向sp2CN雜化轉(zhuǎn)化，且N原子含量增多；當(dāng)C02增多時(shí)，O原子含量增多，而C原子含量出現(xiàn)復(fù)雜的變化趨勢(shì)。最后還對(duì)薄膜的光學(xué)性能和電學(xué)性能做了研究，通過(guò)紫外可見(jiàn)近紅外光分析表明，薄膜在紫外光區(qū)(240390nm)有較強(qiáng)的吸收，在紅外光區(qū)(8002400rim)有較高的透射率，達(dá)到80％以上。薄膜的光學(xué)帶隙隨放電功率、放電氣壓以及N2流量的增加