螺旋波等离子体制备多种碳基薄膜原位诊断研究

• 作者: 季佩宇 黄天源 陈佳丽 诸葛兰剑 吴雪梅
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 发射光谱 质谱 碳基薄膜 螺旋波等离子体
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 专题:等离子体物理及其材料处理|SPECIAL TOPIC—Several problems in plasma physics and material treatment
• 页码范围: 179-186
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20201809

摘要

利用自行研制的强磁场螺旋波等离子体化学气相沉积装置(HWP-CVD),通过改变等离子放电参数,实现多种碳基薄膜制备.利用朗缪尔探针、发射光谱以及质谱对Ar/CH4等离子体放电进行原位诊断;用扫描电子显微镜和拉曼光谱对碳基薄膜进行表征.结果表明:在给定参数下,等离子体放电模式均为螺旋波放电模式;在给定CH4流量下,等离子体中电子能量分布均足以使甲烷分子离解,并形成含碳活性自由基.通过CH4流量调整,实现了不同碳基薄膜的制备.研究表明:当等离子体中富含CH和H自由基时,适合类金刚石薄膜生长;当等离子体中富含C2自由基和少H时,适合垂直石墨烯纳米片生长.根据等离子体诊断和薄膜表征结果,提出了Ar螺旋波等离子体作用下甲烷分子的裂解机理,建立了碳基薄膜的生长模型;验证了Ar/CH4-HWP在碳基纳米薄膜制备中的可行性,为HWP-CVD技术制备碳基纳米薄膜提供借鉴.