A Study on Deposition mechanisms of Amorphous Carbon films with in-situ Multiple-Internal-Reflection Infared Spectroscopy

原位多次内反射红外光谱研究非晶碳薄膜的沉积机理

基本信息

  • 批准号:
    20K03920
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

薄いシリコン基板内部で赤外で光を多重反射させてシリコン基板表面での赤外光の反射回数を増大させることにより基板表面での検出感度を向上させた「多重内部反射赤外吸収分光法」でカーボン膜の成膜メカニズムを調べてきた。従来この方法をプラズマCVD法に適用してきたが、大電力インパルスマグネトロンスパッタリング(HiPMS)と呼ばれる方法での成膜にも適用し、カーボン膜の成膜を原子レベルで解明しようとものである。もちろん、プラズマ気相堆積(PECVD)の成膜メカニズムをしっかり押さえ、その違いを明らかにしようとするものである。。昨年度まで、チャンバーの横側に設置されたスパッタ源からの飛び出す原子群により、膜が堆積される範囲がターゲット近くに制限され、チャンバー中心部の基板に膜が堆積されにくかった。スパッタをするガスをアルゴンから水素に切り替え、プラズマを生成するパルス電力のパルス幅パルス最大電力を大きくして供給電力を大きくし、プラズマの広がりを大きくすることを試した。プラズマは基板が設置されたチャンバー中心部まで達し、膜が基板上に堆積させることができた。そこで、赤外分光法で調べたところ、膜中の水素量が少ないため、スペクトル中のピークがはっきりしない。しかし、ラマン分光で調べたところ、アモルファス炭素膜に特異的に表れるDピーク、Gピークが観測された。この2つのピークは、プラズマCVD法で堆積された膜で観測されたスペクトルと比べると、Gピークが大きいため、スパッタ膜ではクラスターを形成しながら膜が堆積されている可能性があることがわかった。一方、プラズマCVD法では気相から炭素の2量体(C2)が膜堆積に重要な役割をしていることも明らかにできた。さらに、スパッタ成膜中の基板温度を高温にすることにより、グラフェンへ膜の構造が変化させることが可能なことも示した。
“多重内反射红外吸收光谱”通过在薄硅基板内部倍增红外光并增加硅基板表面的红外光反射次数来提高基板表面的检测灵敏度我们研究了碳膜的形成机制。这种方法通常应用于等离子体CVD,但我们也将其应用于使用称为高功率脉冲磁控溅射(HiPMS)的方法的成膜中,以便在原子水平上阐明碳膜的形成。当然,我们正在尝试了解等离子体气相沉积(PECVD)的成膜机制并阐明其差异。 。直到去年,从安装在腔室侧面的溅射源喷出的原子将薄膜可以沉积的区域限制在靶材附近,从而难以在腔室中心的基板上沉积薄膜。我们尝试将溅射气体从氩气切换为氢气,增加用于产生等离子体的脉冲功率的脉宽脉冲最大功率,增加供应的功率,并增加等离子体的扩散。等离子体到达放置基板的室的中心,从而使薄膜沉积在基板上。当我们使用红外光谱进行研究时,我们发现光谱中的峰并不清晰,因为薄膜中的氢含量很少。然而,当使用拉曼光谱进行研究时,观察到特别出现在非晶碳膜中的D峰和G峰。这两个峰表明G峰大于对通过等离子体CVD沉积的膜观察到的光谱,表明溅射膜可以在形成簇的同时沉积。另一方面,在等离子体CVD法中,还发现碳二聚体(C2)在气相成膜中发挥着重要作用。此外,我们表明可以通过在溅射成膜过程中提高基板温度来改变石墨烯膜的结构。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
篠原 正典,佐々本 凌
筱原正德、笹本亮
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    作道章一;三沢達也;アモルファス炭素膜のプラズマ気相化学堆積に対する ベンゼン供給位置の影響
  • 通讯作者:
    アモルファス炭素膜のプラズマ気相化学堆積に対する ベンゼン供給位置の影響
IR spectroscopic study of film deposition process during acetylene plasma
乙炔等离子体薄膜沉积过程的红外光谱研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中居 辰夫;桒田 篤哉;佐々本 凌;篠原 正典;松本 貴士;田中 諭志
  • 通讯作者:
    田中 諭志
Effect of substrate position on chemical states of the deposited films with benzene as a source during plasma CVD
等离子体CVD过程中基底位置对苯源沉积薄膜化学状态的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    篠原 正典;中居 辰夫;桒田 篤哉;佐々本 凌
  • 通讯作者:
    佐々本 凌
ヘリウム添加アセチレンプラズマにおけるヘリウム/アセチレン比による堆積膜の化学結合状態の変化
沉积薄膜化学键合状态的变化取决于氦掺杂乙炔等离子体中的氦/乙炔比率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桒田 篤哉;中居 辰夫;大石 侑叶;佐々本 凌;篠原 正典;田中 諭志;松本 貴士
  • 通讯作者:
    松本 貴士
プラズマ化学気相体積中の体積位置による膜中の化学結合状態の変化
薄膜中化学键状态的变化取决于等离子体化学气相体积中的体积位置
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    石 侑叶;桒田 篤哉;中居 辰夫;佐々本 凌;篠原 正典;田中 諭志;松本 貴士
  • 通讯作者:
    松本 貴士
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    坂本 康平;佐藤 貴紀;松尾 直樹;篠原 正典;松田 良信
  • 通讯作者:
    松田 良信
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  • 通讯作者:
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