ИССЛЕДОВАНИЕ АМОРФНЫХ ГИДРОГЕНИЗИРОВАННЫХ ПЛЕНОК УГЛЕРОДА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ В ГАЗОВОМ РАЗРЯДЕ Докладчик: Чепкасов С. Ю. инженер КОФ ФФ НГУ Соавтор, руководитель: Золкин А. С. к.ф.-м.н., доцент КОФ ФФ НГУ

Структура доклада: 1. Введение 2. Экспериментальная часть 3. Результаты и их обсуждения 3.1. Комбинационное рассеяние света 3.2. Эллипсометрия 4. Выводы

1. Введение Уникальные свойства a-C:H пленок: - Высокая твердость - Низкие износ и коэффициент трения - Высокое удельное сопротивление - Большой коэффициент теплопроводности - Прозрачность в видимом и инфракрасном диапазоне и т.д. Применение: - Формирование диэлектрика МДП-структур - Катоды на основе автоэлектронной эмиссии - Теплоотводы в микроэлектронике - Защитные, просветляющие покрытия для солнечных элементов и т.д.

Цель работы Работа была направлена на решение следующих задач: 1.Осаждение углеродных пленок при различных напряжениях тлеющего разряда 2.Исследование полученных пленок при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния света и эллипсометрии 3.Выявление зависимости структуры и оптических параметров от условий осаждения

2. Экспериментальная часть Рабочее веществоПары этанола Давление, торр0,15 Напряжение разряда, В Плотность ионного тока, мкА/см 2 0,18-11 Расстояние катод- подложка, см 0,2 Время осаждения, мин60 Материал подложкикремний Условия осаждения

Рис.1. Экспериментальная установка. 1 – высоковольтный источник напряжения; 2 – балластное сопротивление; 3 – сосуд с этанолом; 4 – натекатель; 5 – анод; 6 – кварцевая разрядная трубка; 7 – катод; 8 – держатель подложек; 9 – металлический шток; 10 – вакуумная камера; 11 – постоянный магнит; 12 – стеклянная трубка

Рис. 2. Разрядный промежуток

3. Результаты и их обсуждения 3.1. Комбинационное рассеяние света Для определения структуры и фазового состава осажденных углеродных пленок использовалась спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС). Современный спектрометр T Производство Horiba Jobin Yvon. - длина волны возбуждения падающего излучения – 514,5 нм - диапазон измерений – см -1

Рис. 3. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда от 1080 до 1380 В. Давление паров этанола 0,15 торр. Расстояние катод-подложка 0,2 см

Таблица 1. Изменение положения полос D и G при различных напряжениях разряда Напряжение разряда, В Положение полосы D, см -1 Положение полосы G, см

Рис. 4. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда 770, 870 и 960 В. Давление паров этанола 0,15 торр. Расстояние катод-подложка 0,2 см

Рис. 5. Спектры КРС пленок, осажденных при напряжениях разряда 600 и 680 В. Давление паров этанола 0,15 торр. Расстояние катод–подложка 0,2 см

3.1. Эллипсометрия Можно ли узнать тенденцию изменения структуры? Пленка растет послойно или изотропно? Метод эллипсометрии может подсказать дополнительную информацию о выращенных слоях. - Толщина - Показатель преломления - Показатель поглощения Сканирующий лазерный эллипсометр «Микроскан» с He-Ne лазером. Производство ИФП СО РАН - длина волны - 632,8 нм - угол падения - 55º

Напряжение разряда, В Показатель преломления Показатель поглощения Толщина пленки, нм Слой 1Слой 2Слой 1Слой 2Слой 1Слой ,522,150,10, ,552,10,040, ,541,940,060, ,61,850,040, ,562,10,030, Таблица 2. Результаты эллипсометрических измерений образцов, полученных при напряжениях разряда от 1080 до 1380 В Напряжение разряда, В Показатель преломления Показатель поглощения Толщина пленки, нм Слой 1Слой 2Слой 1Слой 2Слой 1Слой ,522,150,10, ,552,10,040, ,541,940,060, ,61,850,040, ,562,10,030,

Напряжение разряда, В Показатель преломления Показатель поглощения Толщина пленки, нм ,560, ,60, ,550, , , Таблица 3. Результаты эллипсометрических измерений образцов, полученных при напряжениях разряда от 600 до 960 В

Выводы: 1.Обнаружен рост нанокластеров со структурой колец или коротких цепей в системе углеродных sp 2 - связей структуры. 2.Образцы, полученные при средних напряжениях ( В), имели высокий люминесцентный фон, что свидетельствует об увеличении содержания водорода в пленках. 3.Образцы, полученные при высоких напряжениях разряда (1080–1380 В), являются двухслойными, и каждый слой обладает своей толщиной и оптическими параметрами.

Благодарю всех за внимание