バイアスECR型プラズマCVD法によるアモルファスダイヤモンド膜の合成と評価

偏压ECR型等离子体CVD法非晶金刚石薄膜的合成与评价

基本信息

  • 批准号:
    02205051
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    1990
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1990 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では,バイアスを印加したECR型プラズマCVD法によりアモルファスダイヤモンド膜を合成し,その基礎的特性の評価と合成プロセスの解明を試みた。ECR型プラズマCVD装置を用いて、メタン及び水素ガスの混合ガスをプラズマ中に送り込み、200℃の基板温度でアモルファスカ-ボン膜を合成した。基板には、Siまたはガラスを用いた。マイクロ波出力を300Wに固定し、チャンバ-と基板間に直流バイアスを印加したところ,茶褐色の硬い膜が生成した。膜の析出速度は,基板に印加した負のバイアスの増加に伴い徐々に増加する結果となった。これは印加バイアスが、気相中でメタンや水素から生成する陽イオンの周囲への散逸を防ぐと同時に、陽イオンや分子の基板への拡散速度を増大させるため析出速度の増大をもたらしたと思われる。膜の硬度もバイアスの増加と共に増大し,印加電圧ー200Vにおいて最大30GPaを越える程度の硬いカ-ボン膜の生成が見られた。これは、これまでに通常のECRプラズマCVDで得られたカ-ボン膜の8.5GPaに較べて大幅な硬度の上昇を示しており、印加電圧の上昇に伴い加速された高エネルギ-イオンの衝撃による膜の緻密化等により高硬度が達成されたものと思われる。また、赤外吸収スペクトルよりCーH吸収ピ-クが印加電圧の増加に伴い減少しているのが観察され、膜中の水素含量の低下を示している。これは、水素含量の低下に伴いCーC結合が増大し、ダイヤモンド構造に近い構造が実現しているためと思われる。さらに、SEM観察の結果からアモルファス特有の平滑な表面組織を持ち,バイアスの印加に伴いその表面平滑性も増加することが判明した。これらの膜中の内部応力は、0.05〜0.07GPaの弱い圧縮応力であった。
本研究采用ECR型等离子体CVD法在外加偏压下合成了非晶金刚石薄膜,并试图评估其基本性能并阐明合成过程。使用ECR型等离子体CVD装置,将甲烷和氢气的混合气体通入等离子体中,在基板温度200℃下合成非晶碳膜。使用Si或玻璃作为基板。当微波输出固定在300W并且在室和基底之间施加DC偏压时,形成深棕色硬膜。结果是,随着施加到基底上的负偏压的增加,薄膜的沉积速率逐渐增加。这可能是因为施加的偏压阻止了气相中甲烷和氢气产生的阳离子消散到周围环境中,同时增加了阳离子和分子扩散到基底中的速率,从而导致沉积速率增加将会完成。薄膜的硬度也随着偏压的增加而增加,在-200V的施加电压下,观察到最大强度超过30GPa的硬碳薄膜。与通过传统ECR等离子体CVD获得的8.5GPa的碳膜相比,这表明硬度显着增加,并且随着施加电压的增加,高能离子的冲击加速,因此认为由于碳膜的致密化而实现了高硬度。电影。此外,从红外吸收光谱观察到,随着施加电压的增加,CH吸收峰减小,表明膜中氢含量减少。这似乎是因为随着氢含量的减少,CC 键的数量增加,形成类似于金刚石的结构。此外,SEM观察结果表明其具有非晶材料的光滑表面结构特征,并且表面光滑度随着偏压的施加而增加。这些薄膜中的内应力是0.05-0.07GPa的弱压应力。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kiichiro KAMATA: "“ADDITIONAL BIAS EFFECTS ON THE FORMATION OF AMORPHOUS HYDROGENATED CARBON FILMS BY ECR"" JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 29. L1203-L1205 (1990)
Kiichiro Kamata:“通过 ECR 对非晶态氢化碳薄膜形成的额外偏差影响”,日本应用物理学杂志 29. L1203-L1205 (1990)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Minoru MORIYAMA: "“MECHANICAL PROPERTIES OF SiNXCy CERAMICS FILMS PREPARED BY PLASMA CVD"" JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE. 26. 1287-1294 (1991)
Minoru MORIYAMA:““等离子 CVD 制备的 SiNXCy 陶瓷薄膜的机械性能””材料科学杂志 26. 1287-1294 (1991)
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
丸山 一典: "“ECR型プラズマCVD法により作製した炭素薄膜の表面組織形態とプラズマの発光スペクトル"" 日本セラミックス協会学術論文誌.
Kazunori Maruyama:““ECR型等离子体CVD法制备的碳薄膜的表面结构形貌和等离子体发射光谱””《日本陶瓷学会杂志》。
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    0
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  • 作者:
  • 通讯作者:
Kiichiro KAMATA: "“RAPID FORMATION OF TiO_2 FILMS BY A CONVENTIONAL CVD METHOD"" JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS. 9. 316-319 (1990)
Kiichiro KAMATA:“通过传统 CVD 方法快速形成 TiO_2 薄膜”,《材料科学快报》9. 316-319 (1990)。
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