Đặc trưng của các phim carbon giống kim cương dop bằng phương pháp phun plasma dây nóng graphite

Applied Physics A Solids and Surfaces - Tập 79 - Trang 2079-2084 - 2004
V.N. Vasilets1, A. Hirose2, Q. Yang2, A. Singh2, R. Sammynaiken3, M. Foursa2, Y.M. Shulga4
1Institute for Energy Problems of Chemical Physics, Chernogolovka, Russia
2Plasma Physics Laboratory, Univ. of Saskatchewan, Saskatoon, Canada
3Univ. of Saskatchewan, Department of Chemistry, Saskatoon, Canada
4Institute of Problems of Chemical Physics, Chernogolovka, Russia

Tóm tắt

Các phim carbon giống kim cương (DLC) được pha tạp nitrogen và oxygen đã được lắng đọng trên các nền silicon(100) và polytetrafluoroethylene (PTFE) bằng phương pháp phun plasma dây nóng graphite. Đặc điểm hình thái và thành phần hóa học của các phim đã lắng đọng được xác định qua phép hiển vi điện tử quét, quang phổ XPS, Auger, FTIR và tán xạ Raman vi mô. Cấu trúc tổn thất plasmon đi kèm với đỉnh C 1s trong XPS và quang phổ tổn thất năng lượng electron (EELS) ở chế độ phản xạ đã được sử dụng để nghiên cứu tỷ lệ nguyên tử C liên kết sp3 và mật độ electron hóa trị. Quang phổ Raman cho thấy hai băng C–C cơ bản xung quanh 1575 cm-1 (đường G) và 1360 cm-1 (đường D). Phép quang phổ phân tích độ sâu Auger được sử dụng để đo các phân bố không gian của các nguyên tử C, N và O trong lớp bề mặt của các phim DLC. Tỷ lệ nguyên tử liên kết sp3 khoảng 40% đã được phát hiện trong các phim DLC qua các kỹ thuật tổn thất plasmon XPS và EELS. Các nhóm nitrile và iso-nitrile được quan sát trong quang phổ FTIR đã chứng minh sự tồn tại của carbon liên kết sp trong các phim DLC pha tạp. Mật độ đặc trưng của các phim DLC là 1.7–1.8 g/cm3 đã được xác định từ dữ liệu EELS và XPS.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

M.S. Sheu, D.M. Hudson, I.K. Loh: In: Encyclopedic Handbook of Biomaterials and Bioengineering Part A, Vol.1, ed. by D.L. Wise, D.J. Trantolo, D.E. Altobelly, M.J. Yaszemski, J.D. Gresser, E.R. Shwartz, M. Dekker, p. 865 (New York, 1995) A. Grill: Cold Plasmas in Materials Fabrication (IEEE Press, New York 1994) W.-C. Chan, M.-K. Fung, I. Bello, C.-S. Lee, S.-T. Lee: Diamond Relat. Mater. 8, 1732 (1999) C.F. Chen, C.H. Shen, C.L. Lin: Thin Solid Films 377–378, 326 (2000) K. Okano, T. Yamada, A. Sawabe, S. Koizumi, R. Matsuda, C. Bandis, W. Chang, B.B. Pate: Appl. Surf. Sci. 146, 274 (1999) S.R.P. Silva, G. Amaratunga: Thin Solid Films 253, 146 (1994) H.S. Shim, N.K. Agarwal, A.D. Haubold: J. Bioeng. 1, 45 (1976) L.V. McIntire (Ed.) Gidelines For Blood-Material Interactions. Report Of The National Heart, Lung, And Blood Institute Working Group. U.S. Department Of Health And Human Services. Public Health Service. National Institutes Of Health. (NIH Publication No.85-2185), 1985, Appendix 1 F.Z. Cui, D.J. Li: Surf. Coat. Techn. 131, 481 (2000) B.D. Ratner, A.S. Hoffman, S.R. Hanson, L.A. Harker, J.D. Whiffen: J. Polym. Sci. Polym. Symp. 66, 363 (1979) I.S. Trakhtenberg, O.M. Bakunin, I.N. Korneyev, S.A. Plotnikov, A.P. Rubshtein, K. Uemura: Diamond Relat. Mater. 9, 711 (2000) D. Briggs, M.P. Seach (Eds.) Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy (Wiley, Chichester 1983) A. Laskarakis, S. Logothetidis, M. Gioti: Phys. Rev. B. 64, 125419 (2001) J.H. Kaufman, S. Metin, D.D. Saperstein: Phys. Rev. B. 39, 13053 (1989) Y. Liu, C Jiaa, H. Do: Surf. Coat. Technol. 115, 95 (1999) J. Wagner, P. Lautenschlager: J. Appl. Phys. 59, 2044 (1986) E. Braca, J.M. Kenny, D. Korzec, J. Engemann: Thin Solid Films 394, 30 (2001) A.C. Ferrari, J. Robertson: Phys. Rev. B 64, 75414 (2001) D. Liu, T. Ma, S. Yu, Y. Xu, X. Yang: J. Phys D: Appl. Phys. 34, 1651 (2001) J. Wagner, M. Ramsteiner, C. Wild, P. Koidl: Phys. Rev. 40, 1817 (1989) D.A. Shirley: Phys. Rev. B 5, 4709 (1972) H.C. Tsai, D.B. Bodi: J. Vac. Sci. Techn. A 5, 3287 (1987) P.J. Martin, S.W. Filipchuk, R.P. Netterfild: J. Mat. Sci. Lett 7, 410 (1988) C. Kittel: Introduction in Solid State Physics p.792 (1978) Y.M. Shulga, K. Iobst, L. Savchenko, A.F. Zueva, O.N. Efimov: Zurnal Pizicheskoi Khimii (Rus.) 65, 2965 (1991) Y.M. Shulga, A.S. Lobach: Phys. Tverd. Tela. (Rus.) 35, 1092 (1993) F.R. McFeely, S.P. Kowalczyk, L. Ley, R.G. Cavell, R.A. Pollak, D.A. Shirley: Phys. Rev. B 9, 5268 (1974) Y.M. Shulga, V.I. Rubtsov, A.S. Lobach: Z. Phys. B Cond. Mat. 93, 327 (1994)