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

3、純甲烷、氮氣、二氧化碳和氫氣作為原料氣體，改變放電氣壓、放電功率、反應氣體中N2流量和C02流量四個沉積參數(shù)，在硅片和石英片上，制備出非晶的CHON薄膜。通過一系列測試手段和方法，研究了沉積參數(shù)對薄膜的生長速率、表面形貌、薄膜內(nèi)部化學鍵以及半定量元素比、光學性能和電學性能的影響。本文首先研究了各沉積參數(shù)對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，達到最大值；隨N2流量增加而逐漸增加，當N2流量在10～18s

4、ccm時有較高的沉積速率，過分增大N2流量時，沉積速率反而略微下降；當放電氣壓增加時，沉積速率先增加后減小，放電氣壓為10Pa時，有最大沉積速率；在較低C02流量(12sccm)時，制備出的薄膜沉積速率較高，C02流量進一步增加時，沉積速率迅速減小。然后通過AFM測試研究了各沉積參數(shù)對薄膜表面形貌的影響，結(jié)果表明放電氣壓對形貌和粗糙度影響不是很大。FTIR測試結(jié)果表明薄膜中主要存在C=N、C=O、C蘭N以及CH等其他化學鍵。XPS測試結(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C02增多時，O原子含量增多，而C原子含量出現(xiàn)復雜的變化趨勢。最后還對薄膜的光學性能和電學性能做了研究，通過紫外可見近紅外光分析表明，薄膜在紫外光區(qū)(240390nm)有較強的吸收，在紅外光區(qū)(8002400rim)有較高的透射率，達到80％以上。薄膜的光學帶隙隨放電功率、放電氣壓以及N2流量的增加