射频磁控溅射CN x薄膜的结构与衬底温度关系的研究

使用射频磁控溅射方法在不同衬底温度下(ts=室温, 350, 500 ℃)于Si(001)衬底上沉积了CN x膜, 并利用拉曼(Raman)光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线衍射光电子能谱(XPS)对CN x膜的化学结合状态与温度的关系进行了研究. Raman光谱结果表明, 随衬底温度(ts)增加, D带向低频方向移动, G带向高频方向移动; 它们的半高宽分别由375和150 cm -1减小至328和142 cm -1; ID/IG由3 76减小至2 88. FTIR谱中除无序D带(1 400 cm -1)和石墨G带(1 570 cm -1)外, 还有~700 cm -1, ~2 210 cm -1(C≡N), 2 330 cm -1(C-O)及3 255~3 351 cm -1(N-H)等峰. XPS测试结果表明:随衬底温度增加, N与C的物质的量比由0 49下降至0 38, sp2(C-N)组分与sp3(C-N)组分强度比呈增大趋势. 低温(350 ℃)退火并未对CN x膜的化学结合状态产生较大影响; 高温(900 ℃)退火样品则显示出较好的结晶化程度.     

在不同退火温度下射频磁控溅射CNx膜的电子场发射性质

对磁控溅射沉积得到的CN_x膜在不同温度下进行真空退火, 退火前后CN_x膜的化学键合采用X射线光电子能谱表征. 结果发现, 沉积的CN_x膜中氮原子与sp, sp², sp³杂化碳原子相键合, 并对经过退火的CN_x膜的键合结构和电子场发射特性的影响进行了研究.     

N离子注入金刚石膜方法合成的CN_x膜的成键结构

使用 N离子 (能量分别为 1 0 ke V,60 ke V)注入金刚石膜方法合成 CNx 膜 ,用 Raman光谱和 XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构 .结果表明 ,金刚石膜经 1 0 ke V N离子注入后 ,在 Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰 (1 332 cm- 1)和一个弱的石墨峰 (G带 ,～ 1 550 cm- 1) .而 XPS N1s资料显示两个主峰分别位于～ 398.5e V和～ 40 0 .0 e V.金刚石膜经 60 ke V N离子注入后 ,N1s XPS光谱中的主峰位于～ 40 0 .0 e V;相应地 ,Raman光谱中的石墨峰变得较强 .通过比较 ,对注入样品的 XPS谱中 N1s的成键结构作如下归属 :～ 40 0 .0e V属于 sp2 C— N键 ;～ 398.5e V则属于 sp3C—N键 .