电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积a-CF_x薄膜的化学键结构

使用CHF3 和C6H6混合气体做气源 ,在一个电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积装置中制备了氟化非晶碳 (a CFx)薄膜 .利用发射光谱研究了等离子体中形成的各种碳 氟、碳 氢基团随放电宏观参量的变化规律 ,对薄膜做了傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析 ,证实等离子体中的CF2 ,CF和CH基团是控制薄膜生长、碳 /氟成分比和化学键结构的主要前驱物     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究:(Ⅰ)sp结构与化学键分析

以CF4,CH4和N2为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征,并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp2,sp3结构比率.结果表明,制备的薄膜属于类金刚石结构,不同沉积功率下,薄膜内的sp2/sp3值在2.0—9.0之间,随着沉积功率的增加薄膜内sp2的相对含量增加.膜内主要有C—Fx(x=1,2),C—C,CC和CN等化学键.沉积功率增加,C—C基团增加,膜内F的浓度降低,C—F基团减少,薄膜的关联加强,稳定性提高.     

金刚石表面无定形碳氢薄膜生长的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了CH₂基团轰击金刚石(111)面所形成的无定形碳氢薄膜(a-C:H)的生长过程. 结构分析表明, 得到的无定形碳氢薄膜中碳原子的局域结构(如C–C第一近邻数)与其中氢原子的含量密切相关. CH₂ 基团入射能量的增加会导致得到的薄膜的氢含量降低, 从而改变薄膜中类sp³成键碳原子的比例.     

微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究

使用三氟甲烷和苯的混合气体,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备了F/C比在0.11—0.62之间的α-C∶F薄膜.研究了微波功率对薄膜沉积和结构的影响,发现微波功率的升高提高了薄膜的沉积速率,降低了薄膜的F/C比,也降低了薄膜中CF和CF₃基团的密度,而使CF₂基团的密度保持不变.在高微波功率下可以获得主要由CF₂基团和C=C结构组成的α-C∶F薄膜.薄膜的介电频率关系(1×10³—1×10⁶Hz)和损耗频率关系(1×10²—1×10⁵Hz)均呈指数规律减小,是缺陷中心间简单隧穿引起的跳跃导电所致.α-C∶F薄膜的介电极化主要来源于电子极化 关键词： 氟化非晶碳薄膜 ECR等离子体沉积 键结构 介电性质     

生长条件和退火对金刚石薄膜光学性质的影响

提出一种分析微波等离子体化学气相沉积工艺条件对金刚石薄膜的组成和光学性质影响的方法。采用红外椭圆偏振光谱仪来分析Si衬底上金刚石薄膜的组成和光学性质，研究微波等离子体化学气相沉积法生长条件和退火工艺对金刚石薄膜的消光系数和折射率的影响。实验表明金刚石薄膜中存在C—H、C=C、O—H和C=O键，生长条件对薄膜中C—H和C=C键的含量及薄膜的折射率影响较大；薄膜经过退火后薄膜的光学性质得到明显改善。     

使用发射光谱对感应耦合CF4/CH4等离子体中C2基团形成机理的研究

利用强度标定的发射光谱法，研究了感应耦合CF4₄/CH4₄等离 子体中空间基团的 相对密度随宏观条件（射频输入功率、气压和流量比）的变化情况. 研究表明：在所研究的 碳氟/碳氢混合气体放电等离子体中除了具有丰富的CF，CF2₂，CH，H和F等活 性基团外 ，还同时存在着C2₂基团，其相对密度随着放电功率的提高而增加；随着气压 的上升呈 现倒“U”型的变化. C2₂随流量比R（R=［CH4 _{关键词： 发射光谱 感应耦合等离子体 2}基团')" href="#">C2₂基团     

基于第一性原理的CVD金刚石涂层表面氧原子作用分析

采用第一性原理方法研究了氧原子在CVD金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及脱附CO的难易程度.仿真计算结果表明：氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成C=O羰结构和C-O-C醚结构,改变与其直接成键的局部金刚石结构;C-O-C结构吸附能比C=O结构大,其结构更加稳定;C=O结构断键脱附形成CO的能垒比C-O-C结构更低,CVD金刚石涂层表面脱附CO主要是以C=O断键形成;氢终止表面能够增强碳原子之间成键,提高C=O脱附的能垒,而氧终止表面作用相反,降低脱附能垒.     

电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法，对源料气体为CH4/H2混合气的电子助进化学气相沉积（EACVD）中 的氢原子(H)、碳原子(C)以及CH基团的发射过程进行了模拟.研究了CH4浓度、反应室气压 和衬底偏压等工艺参数对发射光谱及成膜的影响.研究发现，CH基团可能是有利于金刚石薄 膜生长的活性基团，而碳原子不是；偏压的升高可提高电子平均温度及衬底表面附近氢原子 的相对浓度；通过氢原子谱线可测定电子平均温度并找到最佳成膜实验条件.该结果对EACVD 生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均温度，有效控制工艺条件，生长出高质量的金刚石 薄膜具有重要的意义. 关键词： 蒙特卡罗模拟 金刚石薄膜 发射光谱     

使用发射光谱对感应耦合CF4/CH4等离子体中C2基团形成机理的研究

利用强度标定的发射光谱法,研究了感应耦合CF4/CH4等离子体中空间基团的相对密度随宏观条件(射频输入功率、气压和流量比)的变化情况.研究表明:在所研究的碳氟/碳氢混合气体放电等离子体中除了具有丰富的CF,CF2,CH,H和F等活性基团外,还同时存在着C2基团,其相对密度随着放电功率的提高而增加;随着气压的上升呈现倒"U"型的变化.C2随流量比R(R=[CH4]/{[CH4]+[CF4]})的变化不是单调的,其相对密度在R=7.5％时存在一个极大值,并随着R进一步增加而减弱,然后趋于一个稳定值.根据各基团相对密度的变化规律,认为等离子体中CF和CH基团的气相反应(CF+CH→C2+HF)是C2基团产生的主要途径,并提出了形成C2的基团碰撞的活化反应模型,据此进行的模拟计算的结果与实验相符.     

取代基效应对二芳基硝酮CH=N(O)桥基1H NMR化学位移的影响

合成一系列取代二芳基硝酮XArCH=N（O）ArY化合物,测定其核磁共振氢谱（¹H NMR）,指认出桥基CH=N（O）上质子的化学位移δH[CH=N（O）],定量研究取代基效应对δH[CH=N（O）]的影响.得到一个4参数定量方程,标准偏差（S）为0.020,较好地表达了δH[CH=N（O）]的变化规律.结果表明,该类化合物的δH[CH=N（O）]主要受4个因素影响：X基团的场/诱导效应[σ_F（X）];Y基团的共轭效应[σ_R（X）];基团X和Y之间的特殊交叉作用（Δσ²）;以及基团X和O^-之间的特殊交叉作用[Δσ²_（X-O^-）].其中,Δσ²_（X-O^-）对δ_{H[CH=N（O）]}变化的贡献超过70%.通过δH[CH=N（O）]与二芳基希夫碱XArCH=NArY桥基CH=N上质子化学位移的δH（CH=N）比较发现,这两类化合物桥基上质子的化学位移之间没有良好的线性关系.因而,在应用NMR谱图解析有机化合物分子结构时,不能简单地用δH（CH=N）的变化去类比δ_{H[CH=N（O）]}的变化.     

Characterization of fluorinated multiwalled carbon nanotubes with X-ray absorption,photoelectron and emission spectroscopies

The combined investigation of the chemical bond formation in fluorinated multiwalled carbon nanotubes with 15 wt.% fluorine concentrations (MWCNTs + F 15 wt.%) using X-ray absorption, emission and photoelectron spectroscopy at C 1s and F 1s thresholds is presented. All measurements were performed at BESSY II. The analysis of the soft X-ray and photoelectron spectra point to the formation of covalent chemical bonding between fluorine and carbon atoms in the fluorinated nanotubes. Based on results of this combined study the depth dependent effects are discussed.     

CuPc/ITO结构的表面和界面电子态的XPS研究

覆盖有Indium tin oxide(ITO)膜的透明导电玻璃广泛地用作有机发光器件 (OLEDs)的空穴注入电极 ,但是ITO膜的功函数通常与空穴传输材料的最高被占据分子轨道 (HOMO)不匹配。铜酞菁 (CuPc)作为缓冲层可以提高空穴从ITO向空穴传输材料的注入效率。对CuPc ITO样品的XPS表面分析表明 ,在CuPc分子中 ,铜原子显 2价 ,通过配位键和氮原子相互作用。CuPc分子中有两类碳原子 :8个C原子与 2个N原子成键 ;其余 2 4个C原子具有芳香烃性质。N原子也处在两种化学环境中 :有 4个N原子只与 2个C原子形成CNC键 ;另外 4个N原子不仅与 2个C原子成键 ,还通过配位键与Cu原子成键。用氩离子束对样品表面进行了溅射剥蚀 ,当溅射时间分别为 2 ,5 ,10min时进行XPS采谱分析 ,结果表明 ,随着氩离子束溅射时间增长 ,C 1s,N 1s峰变弱 ,Cu 2p ,O 1s,In 3d,Sn 3d峰增强 ,C 1s,N 1s,O 1s,In 3d和Sn 3d峰都向高束缚能或低束缚能方向移动 ,但它们的情况却不相同。     

a-C:F薄膜的热稳定性与光学带隙的关联

以CF4和C6H6的混合气体作为气源,在微波电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)装置中制备了氟化非晶碳薄膜(aC:F),并在N2气氛中作了退火处理以考察其热稳定性.通过傅里叶变换红外吸收谱和紫外可见光谱获得了薄膜中CC双键的相对含量和光学带隙,发现膜中CC键含量与光学带隙之间存在着密切的关联,在高微波功率下沉积的氟化非晶碳膜具有低的光学带隙和较好的热稳定性. 关键词： 氟化非晶碳膜 光学带隙 退火温度 热稳定性     

Investigation of the interaction of evaporated aluminum with vapor deposited Teflon AF films via X-ray photoelectron spectroscopy

The interfacial bonding and mixing between evaporated aluminum and a vapor deposited Teflon AF (abbreviated to AF) film have been investigated with X-ray photoelectron spectroscopy. Graphite carbon (C–C), and aluminum carbide (Al–C), oxide (Al–O–C) and fluoride (Al–F) are formed when aluminum atoms are deposited on to the AF film. With increasing deposition of aluminum, the concentrations of these newly formed components increase gradually. Moreover, in situ annealing results in remarkable increases in the C–C, Al–C, Al–O–C and Al–F configurations and a decrease in metallic aluminum. No significant diffusion of aluminum into the AF film was observed during the annealing. The Al compounds form a layer at the Al/AF interface that acts as an adhesion promoter and diffusion barrier. Received: 21 October 2002 / Accepted: 22 October 2002 / Published online: 15 January 2003 RID="*" ID="*"Corresponding author. Fax: +49-431/880-6229, E-mail: sjding@yahoo.com     

The structure, surface topography and mechanical properties of Si-C-N films fabricated by RF and DC magnetron sputtering

Silicon carbon nitride thin films were deposited on Co-Cr alloy under varying deposition conditions such as sputtering power and the partial pressure ratio of N₂ to Ar by radio frequency and direct current magnetron sputtering techniques. The chemical bonding configurations, surface topography and hardness were characterized by means of X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy and nano-indentation technique. The sputtering power exhibited important influence on the film composition, chemical bonding configurations and surface topography, the electro-negativity had primary effects on chemical bonding configurations at low sputtering power. A progressive densification of the film microstructure occurring with the carbon fraction was increased. The films prepared by RF magnetron sputtering, the relative content of the Si-N bond in the films increased with the sputtering power increased, and Si-C and Si-Si were easily detachable, and C-O, N-N and N-O on the film volatile by ion bombardment which takes place very frequently during the film formation process. With the increase of sputtering power, the films became smoother and with finer particle growth. The hardness varied between 6 GPa and 11.23 GPa depending on the partial pressure ratio of N₂ to Ar. The tribological characterization of Co-Cr alloy with Si-C-N coating sliding against UHMWPE counter-surface in fetal bovine serum, shows that the wear resistance of the Si-C-N coated Co-Cr alloy/UHMWPE sliding pair show much favourable improvement over that of uncoated Co-Cr alloy/UHMWPE sliding pair. This study is important for the development of advanced coatings with tailored mechanical and tribological properties.     

POROUS AMORPHOUS FLUOROPOLYMER FILMS WITH ULTRALOW DIELECTRIC CONSTANT

With the development of ultralarge scale integrated circuit, new interlayer dielectrics with low dielectric constant for multilevel interconnections are required, instead of conventional SiO₂ films. For the sake of seeking perfect dielectrics, amorphous fluoropolymer (AF) thin film with a thickness of about 0.9μm has been prepared by spin-coating method, following the principle of phase separation. By capacitance-voltage (C-V) measurements the dielectric constant of the thin film is equal to 1.57 at 1 MHz, which is attributed to numerous pores contained in the film matrix. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra show that after annealing, about 71% CF₃ groups in the AF film have decomposed into CF₂, CF, etc. This leads to the increase of CF₂ groups by three times and CF groups by 8% in the AF film. In a word, compared with the film without being annealed, about 25% carbon, 7% fluorine and 12% oxygen atoms will be lost after annealing at 400℃ for 30min.     

无序碳单层的电子结构及氢原子吸附的第一性原理

本研究运用第一性原理计算方法,系统地研究了无序碳单层材料不同位点的电子结构及其析氢性能.计算结果显示无序结构中的C-C键相比于石墨烯中的C-C键在26.7%的范围内有不同程度的拉伸或压缩,使得C原子电荷在-0.17～+0.16个电子范围内变化,导致部分C原子电子局域化.电子的局域化增强了C原子的化学活性,从而表现出了较强的吸附性能.我们发现H原子与C原子的键合及析氢性能与C原子间的键角相关.对于三配位的碳原子,其中三个价电子通过sp~2杂化轨道与最邻近的碳原子结合形成较强的共价键,而余下的一个p_z轨道电子可以与H原子在垂直于原子层的方向形成较弱的化学键.无序结构可以打破三个sp~2杂化轨道的对称性,进而影响p_z轨道与氢的成键.本研究在一定程度上揭示了单层无序碳材料结构-性能的构效关系,为实验上设计特定性能的无序碳功能材料提供理论指导.     

苝四甲酸二酐的真空升华提纯及其光谱测试与分析

纯度为9.75%的有机半导体材料苝四甲酸二酐(PTCDA),在其升华点进行了真空升华提纯,其纯度可达99.9%。利用质谱、红外光谱及X光电子能谱对这种高纯材料进行了测试并详细分析了其分子结构、化学键的形成、原子在晶格平衡位置的振动模式、电子的组态和原子的结合能的变化。由红外光谱分析得出,苝四甲酸二酐的分子结构是中央5个C构所组成的苝核基团及位于苝核两端的两个酸酐组成,它们主要以共价键结合。晶格上的C原子在其平衡位置主要以伸缩振动为主。其分子中有大量可以自由移动的π电子;分子间离域大π键的交叠决定了苝四甲酸二酐的导电性能。由XPS谱分析得出,高纯度的苝四甲酸二酐中有结合能不同的两种C原子,结合能分别为：285.3和288.7 eV。它们对应于苝环及酸酐上的C原子。另外,有两种类型的O原子,即CO和C—O—C,其结合能分别为531.3和533.1 eV。     

a-C:N:H纳米尖端荧光产生的机理

用CH4,H2和NH3为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有碳膜的Si衬底上制备了a-C:N:H纳米尖端,并用扫描电子显微镜和微区Raman光谱仪对碳膜和纳米尖端进行了表征。结果表明:Raman谱中含有与碳和氮相关的峰,且纳米尖端的Raman谱比碳膜的Raman谱有很强的荧光背景。Raman谱中的峰说明沉积的碳膜和纳米尖端是a-C:N:H薄膜和a-C:N:H尖端。a-C:N:H纳米尖端的Raman谱中强荧光背景的产生表明其在激发光源照射的过程中发射了强荧光,对a-C:N:H纳米尖端产生强荧光的机理进行了探讨。