类金刚石薄膜的制备和光学性质研究
类金刚石薄膜(Diamond—likecarbonfilms)发现于20世纪70年代，是一系列含有sp3和sp2键的非晶碳膜，它有着和金刚石膜非常接近的性质——高硬度、高弹性模量、耐磨损、低摩擦系数、高电阻率、高透光率和高化学稳定性等。因此，类金刚石薄膜技术被广泛应用到机械、电子、光学和医学等各个领域。掺杂的DLC膜是一种非晶半导体材料，禁带宽度可以在1—4eV之间调制，可大面积生长，材料自身和加工过程环保，在光电探测领域的运用具有非常大的潜力。但目前DLC半导体掺杂尚无法获得n型或者p型DLC半导体材料。
本文对DLC薄膜的制备、掺杂、结构表征和光学性质进行了研究，主要工作分为两个部分：
第一部分是本征和掺杂DLC材料的制备和表征。采用磁控溅射、多弧离子镀和PECVD三种方法制备高质量DLC薄膜，对DLC材料进行B元素和N元素的掺杂，对所制备的薄膜进行表面平整度、硬度和厚度方面的表征，对掺杂DLC膜进行俄歇能谱测试；对本征及掺杂DLC材料进行拉曼光谱分析，提出了一种基于G峰宽度的拉曼光谱分析新方法。采用G峰宽度分析法对非氢、含氢和掺杂DLC薄膜的拉曼光谱进行了详细的分析，得出硼原子的掺入主要以链状sp2的杂化形式存在的结论。
第二部分是DLC薄膜的光学性质研究。利用椭圆偏振仪测试了DLC薄膜的折射率和消光系数，利用紫外—可见分光光度计测试了薄膜的透射率，计算了本征和掺杂DLC薄膜的光学带隙，发现掺杂使DLC薄膜的光学带隙变窄；揭示了DLC薄膜的本色只有一种，即茶色，其彩色的显现是由于光的反射和干涉引起。同时计算了SiO2和Si衬底上DLC薄膜随厚度变化的色彩分布，并给出对应的色卡为快速判断DLC薄膜的厚度提供了依据。
通过DLC薄膜的制备、结构表征和光学性质的研究，为DLC薄膜的有效掺杂和在半导体方面的应用提供前提和基础。
类金刚石薄膜;制备工艺;掺杂改性;结构表征;光学性质
厦门大学
硕士
凝聚态物理
王辅明
2008
中文
O484
63
2009-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）