Tác động của độ lệch nền lên tính chất của phim mỏng organosilicone (pp-HMDSN) được lắng đọng bằng plasma

S. Saloum1, S. A. Shaker1, R. Hussin1, M. N. Alkafri1, A. Obaid1, M. Alsabagh1
1Physics Department, Atomic Energy Commission, Damascus, Syria

Tóm tắt

Các phim mỏng organosilicone đã được lắng đọng bằng cách polymer hóa plasma (pp) trong một hệ thống lắng đọng hóa hơi hóa học nâng cao bằng plasma (PECVD), sử dụng hexamethyldisilazane (HMDSN: C6H19Si2N) làm tiền chất monomer, ở các mức độ lệch khác nhau của bộ giữ nền bằng thép không gỉ. Độ lệch của nền ảnh hưởng đến độ dày phim, hình thái bề mặt, thành phần hóa học và phát xạ phát quang (PL). Đối với một nền có độ lệch âm, người ta phát hiện thấy rằng độ dày phim là tối thiểu, trong khi độ xốp và phát xạ PL là tối đa. Đối với một nền có độ lệch dương, độ dày và tỷ lệ Si/N là tối đa, tương ứng với sự dịch xanh của phát xạ PL so với trường hợp nền không có độ lệch và nối đất. Ngoài ra, việc đặc trưng plasma bằng cách sử dụng một điện cực Langmuir hình trụ đơn đã được thực hiện để thu thập thông tin về cả mật độ electron và năng lượng ion dương, từ đó có thể kết luận rằng năng lượng ion đóng vai trò chủ yếu trong việc xác định độ dày phim.

Từ khóa

#plasma polymerization #organosilicone #hexamethyldisilazane #substrate bias #photoluminescence

Tài liệu tham khảo

SALOUM S, SHAKER S A, ALKAFRI M N, et al. Hydrogenated silicon carbonitride thin film nanostructuring using SF6 plasma: structural and optical analysis[J]. Silicon, 2020,12: 2957–2966.

TRUNEC D, ZAJKOVÁ L, BURSKOVÁ V, et al. Deposition of hard thin films from HMDSO in atmospheric pressure dielectric barrier discharge[J]. Journal of physics D: applied physics, 2010, 43(22): 225403.

SALOUM S, ALKHALED B. Growth rate and sensing properties of plasma deposited silicon organic thin films from hexamethyldisilazane compound[J]. Acta physica polonica A, 2010, 117(3): 484–489.

CARVALHO A T, CARVALHO R A M, SILVA M L P, et al. Hydrophobic plasma polymerized hexamethyldisilazane thin films: characterization and uses[J]. Material research, 2009, 9(1): 9–13.

JARITZ M, ALIZADEH P, WILSKI S, et al. Comparison of HMDSO and HMDSN as precursors for high barrier plasma polymerized multilayer coating systems on polyethylene terephthalate films[J]. Plasma processes and polymers, 2021, 18(8): 2100018.

SALOUM S, ALKHALED B, ALSADAT W, et al. Plasma polymerized hexamethyldisiloxane thin films for corrosion protection[J]. Modern physics letters B, 2018, 32(3): 1850036.

LIU C, QIN H, LIU Y, et al. Improvement of electrical characteristics of InGaZnO thin film transistors by using HMDSO/O2 plasma deposited SiOCH buffer layer[J]. Current applied physics, 2021, 21: 170–174.

SCHMIDT-SZALOWSKI K, RZANEK-BOROCH Z, SENTEK J, et al. Thin films deposition from hexamethyldisiloxane and hexamethyldisilazane under dielectric-barrier discharge (DBD) conditions[J]. Plasma and polymers, 2000, 5(3/4): 173–190.

SAHLI S, SEGUI Y, HADJ M S, et al. Growth, composition and structure of plasma-deposited siloxane and silazane[J]. Thin solid thin films, 1992, 217(1–2): 17–25.

LI D, DAI S, GOULLET A, et al. Ion impingement effect on the structure and optical properties of TixSi1−xO2 films deposited by ICP-PECVD[J]. Plasma processes and polymers, 2019, 16(8): 1900034.

SALOUM S, SHAKER S A, ALWAZZEH M, et al. Polymer surface modification using He/O2 RF remote low-pressure plasma[J]. Surface and interface analysis, 2021, 53(9): 754–761.

PROFIJT H B, VAN DE S M, KESSELS W M M. Substrate biasing during plasma-assisted ALD for crystalline phase-control of TiO2 thin films[J]. Electrochemical and solid-state letters, 2012, 15(2): G1–G3.

PRSKALO A P, SCHMAUDER S, ZIEBERT C, et al. Molecular dynamics simulations of the sputtering of SiC and Si3N4[J]. Surface & coatings technology, 2010, 204(12–13): 2081–2841.

GENGENBACH T R, GRIESSER H R. Post-deposition ageing reactions differ markedly between plasma polymers deposited from siloxane and silazane monomers[J]. Polymer, 1999, 40: 5079–5094.

RAPOSO M, FERREIRA Q, RIBEIRO P A. A guide for atomic force microscopy analysis of soft-condensed matter[M]//MENDEZ-VILAS A, DIAZ J. Modern research and educational topics in microscopy. Badajoz: Formatex, 2007: 758–769.

ZHANG C, GUNES O, LI Y, et al. The effect of substrate biasing during DC magnetron sputtering on the quality of VO2 thin films and their insulator-metal transition behavior[J]. Materials, 2019, 12(13): 1–14.

KOZAK A O, IVASHCHENKO V I, PORADA O K, et al. Structural, optoelectronic and mechanical properties of PECVD Si-C-N films: an effect of substrate bias[J]. Materials science in semiconductor processing, 2018, 88: 65–72.

KHATAMI Z, WILSON P R J, WOJCIK J, et al. On the origin of white light emission from nanostructured silicon carbonitride thin films[J]. Journal of luminescence, 2018, 196: 504–510.

AUGUSTINE B H, IRENE E A, HE Y J, et al. Visible light emission from thin films containing Si, O, N, and H[J]. Journal of applied physics, 1995, 78(6): 4020–4030.

CULLIS A G, CANHAM L T. Visible light emission due to quantum size effects in highly porous crystalline silicon[J]. Nature, 1991, 353: 335–338.

KABASHIN A V, SYLVESTRE J P, PATSKOVSKY S, et al. Correlation between photoluminescence properties and morphology of laser-ablated Si/SiOx nanostructured films[J]. Journal of applied physics, 2002, 91(5): 3248–3254.