1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室 浙江省海洋材料与防护技术重点实验室, 宁波 315201
2 酒泉职业技术学院 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室, 酒泉 735000
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
采用反应磁控溅射技术, 通过改变溅射靶电流实现了不同Ag掺杂含量0.7at%~41.4at%非晶碳膜(a-C:Ag)的可控制备, 并系统研究了Ag含量对薄膜组分、结构、机械特性的影响规律, 以及薄膜的电学特性。结果表明: 当Ag含量在0.7at%~1.2at%时, Ag原子固溶于非晶碳基质; 当Ag含量在13.0at%~41.4at%范围, 薄膜中出现尺寸约为6 nm的Ag纳米晶。随着Ag含量增加, 碳网络结构的sp 2团簇尺寸增大, 结构无序度降低。应力测试表明, 在低Ag含量范围, Ag原子固溶于碳膜网络结构中, 起到枢纽作用, 促进碳网络结构键长、键角畸变弛豫, 从而降低薄膜应力。随着Ag含量增加, 部分Ag原子将形成Ag纳米晶粒, 薄膜通过Ag纳米晶与非晶碳界面处的滑移以及扩散作用释放过高的畸变能降低应力。Ag含量为37.8at%时, 在11.6 K附近, 薄膜出现金属-半导体特性转变。而Ag含量为41.4at%的薄膜, 在2~400 K测试温度范围内, 均表现为半导体特性, 其中在164~400 K范围内, 薄膜表现出典型的热激活导电机制。
非晶碳 银掺杂 结构表征 机械特性 电学特性 amorphous carbon Ag doping structure characterization mechanical property electrical behavior
中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室, 浙江 宁波 315201
采用自主研制的双弯曲磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术，在不同衬底负偏压下制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。通过分光光度计和椭偏(SE)联用技术精确测量了薄膜厚度，重点采用椭偏法对不同偏压下制备的ta-C薄膜sp3C键和sp2C键结构进行了拟合表征，并与X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱的实验结果相对比，分析了非晶碳结构的椭偏拟合新方法可靠性。结果表明，在-100 V偏压时薄膜厚度最小，为33.9 nm；随着偏压的增加，薄膜中的sp2C含量增加，sp3C含量减小，光学带隙下降。对比结果发现，椭偏法作为一种无损、简易、快速的表征方法，可用于ta-C薄膜中sp2C键和sp3C键含量的准确测定，且在采用玻璃碳代表纯sp2C的光学常数及拟合波长选取250～1700 nm时的椭偏拟合条件下，拟合数值最佳。
薄膜 化学键 椭偏法 磁过滤阴极真空弧 四面体非晶碳 光学学报
2012, 32(10): 1031005
中国科学院 宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波 315201
采用乙烷气体辉光放电法在单晶Si衬底上制备了名义厚度分别为75,150和250 nm的类金刚石碳(DLC)薄膜,除沉积时间外其他工艺参数完全一致。使用可变入射角光谱型椭偏仪(VASE)测量了380-1700 nm波段的椭偏谱。该研究发现,对单一DLC样品的椭偏数据进行分析时,一定的范围内,假定不同的薄膜厚度均可以得到非常好的拟合结果。结果表明,采用单样品椭偏法拟合时,厚度与光学常数呈现出强烈的关联性,无法快速获得准确的结果。采用多样品椭偏法,对三个样品建立相同的物理模型,假定他们的光学常数相同,进行数据拟合。分析发现该方法可以快速、简便地获得精确的折射率、消光系数以及厚度值。经过检验,结果具有非常好的唯一性。
薄膜光学 多样品分析 光谱型椭偏仪 光学常数 类金刚石
