介绍非晶碳的物理性质(a - c)的主题强烈的实验和理论工作[1 - 3]。无定形碳是一个无序的阶段没有远程订单包含碳原子主要在graphite-like sp2类金刚石sp和3杂化状态,其物理性质强烈依赖于sp2/ sp3比率。有许多形式的sp2保税碳石墨上有不同程度的排序,从石墨微晶玻璃碳。在这个工作中,得了薄膜增长了电子枪蒸发(大学)进行了研究。有一个有限数量的作品使用针对技术发展得了电影,和我们认为重要的是扩大知识在这个方向。主要实验参数变化在增长source-substrate距离(SSD),和重要的物理性质的变化:振动模式,暗电导率和多数载流子浓度,进行了研究。结构分析表明,电影有很强的石墨组件和拉曼模式特征的行为遵循的石墨纳米晶体石墨路线当SSD增加时,按照所描述的法拉利和罗伯森[1]。 实验a - c和a - c: N薄膜沉积到大学,电子枪6千伏的电压和电流200毫安。清理商业玻片和Si(100)单晶晶片被雇佣为基质。真空室的基准压力达到5 x 106托,a - c: N电影超纯N2介绍了气体2 x 104托,这是工作压力。由于坩埚发出的红外辐射,温度达到进入真空室在平均150ºC。SSD的值的10.5、12.5、15.5、18.5和23.5厘米被选出。一个合理的假设是固态硬盘的时间越长,A - c N浓度越大的电影。沉积时间(TD所有样品分析)是0.5分钟。振动模式的特征样本进行了通过拉曼光谱,通过使用一个Labram-Dilor台设备用氦氖激光作为激励源。厚度是决定利用Dektak II轮廓曲线仪。暗电导率测量采用传统的两点方法使用常规设置。载体类型(n型)和浓度测定通过霍尔效应测量进行自制系统。x射线衍射(XRD)模式注册使用西门子D5000衍射仪。所有上述测量在室温下进行。 结果和讨论电影的厚度在15-48纳米范围,SSD值越大,厚度越小。XRD模式表明,非晶态材料。在图保证1、电影的拉曼光谱显示,a - c样品SSD值:(一)12.5厘米,15.5厘米(b), (c) 18.5厘米,(d) 20.5厘米;a - c: N电影只有SSD的值(e) 15.5厘米和12.5厘米(f)。 
图1。拉曼光谱显示电影的a - c样品。SSD值:12.5厘米,15.5厘米(b)、(c) 18.5厘米,(d) 20.5厘米;a - c: N电影只有SSD的值(e) 15.5厘米和12.5厘米(f)。 所有的光谱得了电影是由两大乐队,一个乐队的名字D ~ 1380厘米1,另一个名叫克~ 1590厘米1。a - c: N电影展览一个减毒D乐队~ 1345厘米1和一个定义良好的红移G带~ 1525厘米1。信号D(障碍)和G sp(石墨)出现2只债券。G和D模式对应于债券拉伸模式。G模式是任何一对sp的伸缩振动2网站,是否在C = C链或芳香环。维模式起源于sp的呼吸模式2网站在环链。乐队的扩大是由于无定形的角色,真正的短程顺序层。光谱是装有Breit-Wigner-Fano函数加洛伦兹曲线[1],从这里的位置和半宽度G-band(应用),和强度比(ID/我G)测定。这些数据与SSD的情节图中所示保证2。 
图2。(一)G喇曼带位置,(b)D/我GD、G带的强度比和(c)应用G的a - c和a - c: N薄膜作为SSD的函数。 得了电影G位置增加1582年的间隔- 1596厘米1,我D/我G比生长在区间1.36 - 1.63的应用减少区间89 - 102厘米1当SSD增加。G位置的变化和我D/我G比在这些间隔与0% sp密切遵循无定形化的轨迹3在舞台上我的法拉利和罗伯逊模型(农场)[1]。的平均温度的真空室由于热辐射坩埚~ 150°C。 在我们的例子中,SSD越大,越低衬底温度(T年代),在这样一种方式,通过影响不同的T年代值的平均直径(L一个)的短程集群(谷物)减少SSD增加。它已经建立,在舞台上我的农场,我D/我G∝l一个1[1],这意味着我D/我G如果SSD增加增加。 然后,一个人可以保证随着SSD增加得了电影变得更加无序纳米晶体颗粒较小,并从更多的石墨材料通过少一个石墨状态与年轮的增加内容SSD上涨。应用减少,因为这些环的密度的增加。 另一方面,电影在a - c: N G位置减少区间1544 - 1550厘米1,我D/我G减少区间0.31 - 0.42,最大值宽度增加区间187 - 288年SSD增强。这三个参数的行为是完全相反的a - c的电影。N的引入有利于sp的创建3网站,因此,无定形化轨迹可以位于农场的II期,sp3密度从0%到20%,G frecuency和我D/我G比例减少。在我们的电影中,随着SSD增加氮量增加,反过来意味着sp的密度3网站增加。应用增加,因为材料变得无序,因为主要的无序效应在第二阶段可以采取的减少的数量订购戒指[1]。
暗电导率(σ)的电影和SSD显示在无花果保证3所示。得了电影位于的变化范围(1.0±0.2)-(15.9±0.3)Ω1厘米1最大值在SSD = 18.5厘米。然而,对于a - c: N电影的变化σ在范围内(4.0±0.2)x10吗4- (1.0±0.2)x103Ω1厘米1的变化,7个数量级。不同的是位于两者的本质是严格石墨,在a - c: N电影,sp的数量增加3网站,因此sp2/ sp3比率减少当SSD上升,σ还减少了,因为材料含sp3债券作为石墨碳簇之间的联系。 
图3。对数的黑暗的导电性σ与SSD样本的a - c和a - c: N。 对于更高的值σ,可能掺杂N是发生在材料的影响。无花果保证4显示了电子浓度(n),大多数运营商,传导带的a - c和a - c: N的电影。在前,n从(2.0±0.3)x1020.(1.1±0.2)x1022厘米3然而,对于a - c: N层,n从(6.5±0.3)x10不等17(4.0±0.2)x1018厘米3。考虑到关系σ=在μ,e电子电荷和μ流动性,可以推断出,一般来说,μ为a - c电影是低于a - c: N的电影。 
图4。载体密度与SSD a - c和a - c: N样品准备。 结论非晶碳薄膜的物理性质和n型非晶碳薄膜由电子枪蒸发技术当source-substrate区间10.5 - 23.5厘米,距离变化进行了研究。得了电影构成的游离碳和确定位于纳0%的sp I期3网站。a - c: N电影被发现位于农场的II期,在0 - 20%的sp3网站可以找到。N在碳的存在促进了这些网站的存在。在所有电影中,电导率的a - c: N样本增长15.5厘米的SSD,是关于三个数量级高于其余的样品。然而,对于电影发展的SSD 23.5厘米的电导率下降了近七个数量级。的导电性得了电影1 - 10Ω之间保持几乎不变1厘米1对于所有SSD值。 确认作者感谢荷兰国际集团(Ing)。a·b·索托m . en c . b . Alvarado-Hidalgo和m . c . m . Astorga-Cantu技术援助。 引用1。a·c·法拉利和j·罗伯逊对拉曼光谱的无序和无定形碳”,理论物理。牧师,61,(2000)14095。 2。r . Haerle e . Riedo sp a . Pasquarello和a . Baldereschi。2/ sp3杂交比非晶碳从C 1 s核心级变化:x射线光电子能谱和采用基于计算”,理论物理。牧师,65,(2001)045101。 3所示。a·c·法拉利、美国大肠Rodil和j·罗伯逊,”解释的红外和拉曼光谱非晶碳氮化物”,理论物理。牧师,67,(2003)155306。 详细联系方式 |