Влияние радиационного и термического воздействия на состав и структуру алмазоподобных водородсодержащих углеродных пленок

• Автор: Рубштейн, Анна Петровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Основные способы получения алмазоподобных углеродных пленок
(АПП)
1.1.1. Осаждение АПП из углеводородной плазмы. Влияние условий
осаждения на их свойства
1.2. Механизмы роста АПП
1.2.1. Конденсация пленок с поверхности
1.2.2. Рост пленок “изнутри”
1.3. Состав и структура а-С:Н пленок
1.3.1. Особенности определения состава а-С:Н пленок :
1.3.2. Структура а-С:Н пленок
1.3.2.1. Микроструктура а-С:Н пленок
1.3.2.2. Химическая структура водородосодержащих АПП. Модель случайной ковалентной сетки
1.3.2.3. Определение соотношения зр3/цр2 связей в а-С:Н пленках
1.3.3. Дефекты в структуре АПП
1.4. Влияние состава и структуры на свойства АПП
1.4.1. Влияние водорода на свойства а-С:Н пленок
1.4.2. Взаимосвязь структуры и свойств АПП
1.5. Изменение свойств а-С:Н пленок при внешних воздействиях
1.5.1. Радиационный выход водорода из а-С:Н пленок при облучении
высокоэнергетичными ионами
1.5.2. Термическое воздействие на а-С:Н пленки
1.6. Практическое применение АПП пленок
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Получение алмазоподобных углеродных пленок
2.2. Электронно-микроскопическое исследование структуры пленок

2.3. Определение состава пленок методом ядерного микроанализа
2.4. Методика проведения отжигов АПП пленок
2.5. Определение типов химических связей, электрических и оптических свойств
АПП пленок
2.6. Расчеты параметров взаимодействия ускоренных ионов с АПП пленками
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ПОЛУЧЕНИЮ
УГЛЕРОДНЫХ ПЛЕНОК С АЛМАЗОПОДОБНЫМИ СВОЙСТВАМИ
3.1. Результаты и обсуждение экспериментов по определению химической структуры и состава углеродных пленок
3.2. Электрические, оптические свойства и микроструктура углеродных пленок, полученных разложением пропана
3.3. Получение пленок деструкцией дейтерированного метана С04 и их основные свойства
4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБЛУЧЕНИЯ НА СОСТАВ И
СТРУКТУРУ С-В ПЛЕНОК. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Изменение состава СЛ) пленок при температурном воздействии
4.2. Особенности изменения состава СЛ) пленок при облучении ионами дейтерия 0+ с энергией Е=900кэВ
4.3. Результаты изменения состава С Л) пленок при облучении предварительно отожженных пленок
4.4. Влияние температуры и облучения на структуру С-0 пленок
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕРМИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОСТАВ И СТРУКТУРУ а-С:Н ПЛЕНОК
5.1. Ионизационно-вакансионная модель радиационно-стимулированного
выхода водорода из а-С:Н пленок
5.2. Определение величин, входящих в основное уравнение ионизационно-вакансионной модели

5.3. Обсуждение экспериментальных данных. Основные закономерности и механизм выхода водорода из а-С:Н пленок
5.4. Обсуждение экспериментальных данных по изменению структуры С-0 пленок, полученных в ППТ при термическом и радиационном воздействии
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

1.5.2. Термическое воздействие на а-С:Н пленки
В п.1.1.1. отмечалось влияние температуры подложки на процесс осаждения и свойства углеродных конденсатов. В работе /25/ установлено, что с повышением температуры скорость осаждения пленок уменьшается за счет удаления углеводородов с поверхности растущего конденсата. Отмечено, что с повышением температуры подложки (от 30°С до 500°С ) количество водорода в пленках уменьшается с 38 ат.% до 7 ат.% и не зависит от энергии конденсируемых частиц (СНз+ от 0,15 до 3 кэВ). Максимальный спад концентрации водорода в пленках наблюдается в интервале температур от 200 до 500°С. Не зависит от энергии осаждаемых частиц и минимум на кривой скорости роста пленки от температуры подложки. Минимун наблюдается при температуре подложки 500°С. Снижение скорости роста связано с процессами эрозии при одновременном воздействии температуры и облучения.
В работе /68/ определена зависимость содержания водорода в пленке от температуры подложки. Интенсивный спад концентрации водорода в конденсате наблюдается при г ~ 600°С. Однако, авторами работы /68/ установлена зависимость температуры подложки, при которой происходит резкое падение концентрации водорода в пленке и увеличение шероховатости, от энергии ионов.
Исследования влияния температуры на состав осажденных в высокочастотном разряде пленок, проведенные авторами работы /66/, показали, что, а-С:Н пленки разлагаются с выделением углеводородных молекул и молекул водорода в температурном интервале (300 - 600)°С. Здесь же отмечается, что, во-первых, имеется связь между температурой выхода молекул водорода и углеводородов и твердостью пленок и, во-вторых, при некоторой критической твердости удаление из пленок углеводородных молекул прекращается (удаляются только молекулы Нг). В работе проведены оригинальные эксперименты, подтверждающие предположение о формировании молекул водорода при термическом воздействии внутри пленки. Исследование пленок, состоящих из двух последовательно напыленных слоев а-С:Н/а-С:И (по 0,4 мкм) показало, что при отжиге в эмиссионном спектре содержатся только молекулы Нг и Иг- В работе сделан вывод о влиянии пор на выход углеводородных радикалов из состава пленки при отжигах.