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等離子增強化學氣相沉積碳薄膜生長過程的空間分辨原位檢測
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發布時間:2012-06-15 閱讀:4305

為了精確制薄速率,缺合并,在二/非二基底沉積生 長的薄膜結構與形貌,必須需要詳細了解薄膜生長表面發生的物理化學過程,尤 其是均一性,相對濃度和關鍵化學基團的空間分布,以及基底變化和等離子體溫 度。

光發射光譜(OES)能夠對等離子體進行非接觸式的檢測,檢測對象來自于 等離子體發射光。由于激發的等離子體基團復合時產生的發射光強度與他們的空 間密度成正比,并且與電子能分布函相關,因此等離子體光發射譜是進行成分檢 測的有效工具,通過監測元素特有譜線的存在與否實現。

本文通過對碳薄膜等離子增強化學氣相沉積生長過程的光發射譜的研究,提 供了等離子不同區域氣相基團濃度的空間掃描圖和電子溫度,并且為優化薄膜沉 積參數和解釋不同性質碳材料的形成機制提供了理論依據。

實驗中碳沉積過程在直流放電 PECVD 系統進行,CCD 相機和光度高溫計 分別等離體觀和基溫度測,發射 HR4000-UV-NIR

Oceanoptics)光譜采集,實驗裝置如圖 1 所示。

 

1   PECVD 沉積體相連的光發射譜檢測裝置示意.

 

實驗結果

 

2  所示 H2-3.7%合氣得等離體發射,C2  -516.5nm,Ha Hb 峰分別位于 656nm 486nm。在菱形結構和壁碳納米管MWCNT成階,各種團濃發生變,并觀測等離體的電子溫 度改變達到極大值,這一結論可以解釋在納米鉆石和納米石墨 CVD 薄膜中形成 充分石墨化的針狀結構的原因。

 

2 H2-甲烷(3.7%混合氣體中測得等離子體發射光.

            圖 3 a)  納米金剛石和 b)  多壁碳納米管沉積過程,C2 基團光譜線發射強度的空間分布.

 
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