等離子體增強CVD合成碳薄膜及其微觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、碳是一種非常獨特的元素，碳原子之間、碳原子和其它原子之間借助多種多樣的成鍵方式形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特性各異的物質(zhì)。迄今為止，雖然人們對碳材料的合成方法、特性和應(yīng)用等進行了大量研究，但仍有許多新問題不斷呈現(xiàn)。 在本論文研究中，我們用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法，在單晶Si(100)和普通玻璃襯底上，分別以CH4+H2、CH4+Ar和CH4+H2+Ar為反應(yīng)氣體，制備了碳薄膜。研究了在碳薄膜生長過程中H2和Ar的作用，以及

2、催化劑對生長含有碳納米結(jié)構(gòu)薄膜的影響。 1、氫氣在薄膜生長過程中主要起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，保持C-C單鍵存在，有利于金剛石相的存在和生長；以較快的速度刻蝕掉非晶相；和碳的懸掛鍵結(jié)合阻止晶核長大。研究表明，當(dāng)氫氣與甲烷的流量比在3：1時，在普通襯底上生長的碳薄膜中非晶含量最少，薄膜表面具有平整的結(jié)構(gòu)。 2、氬氣在薄膜生長過程中主要起到轟擊濺射作用，氬氣與甲烷的氣體流量比直接決定了薄膜中碳的結(jié)構(gòu)，在普通玻璃襯底上氬氣與甲烷的氣體流量

3、比為3：1時明顯可以看出薄膜中含有納米金剛石的結(jié)構(gòu)；而在有催化劑的襯底上當(dāng)氬氣與甲烷的氣體流量比為2：1時碳薄膜當(dāng)中含有很多納米棒狀結(jié)構(gòu)。 3、以氫氣和氬氣的混合氣體為稀釋氣體時，在有催化劑的襯底上生長出了含有一維納米結(jié)構(gòu)的碳薄膜，在氫氣流量不是很大時碳納米棒的長度可以長得較長。 總之，不同稀釋氣體對碳薄膜的結(jié)構(gòu)影響具有重要的作用，優(yōu)化稀釋氣體能制備出不同形貌與結(jié)構(gòu)的碳薄膜，而含有納米結(jié)構(gòu)的碳薄膜對制備微結(jié)構(gòu)電子器件具有