LI Yujun, Tel: (0937)2828412, E-mail: jgliyujun@163.com
在半導體、信息存儲等領域，元器件的小型化、功能化和集成化趨勢迫切需求超薄碳膜[1,2,3,4]
H. Han等在 Si 基體沉積了厚度達3.3 nm的超薄ta-C碳膜[5]
J. P. Quinn和C.Casiraghi等[6,7,8]用異面S型彎曲的FCVA方法制備出厚度為10 nm和2 nm的高質量超薄ta-C碳膜
李國卿等[4]也使用90°單彎曲磁過濾技術研究了ta-C碳膜的合成
但是，因為薄膜的厚度越來越小引起的厚度尺寸的強關聯效應和碳膜結構的復雜性，傳統表征方法存在一定的不足
雖然用電子能量損失譜能準確測量碳膜中的sp2C、sp3C的含量，但是測量過程復雜，還須將膜從基板上剝離
這增大了超薄ta-C碳膜的制樣難度，還可能損壞樣品
核磁共振測量法對樣品體積和厚度有特定的要求，難以精確表征超薄ta-C的碳結構
X射線光電子能譜是一種無損測量方法，但是對C1s譜峰的分峰擬合處理復雜，目前尚無統一的擬合標準
因此，對于厚度只有幾十到幾個納米的超薄ta-C碳膜，快速、準確測量ta-C碳膜厚度、sp3C含量以及密度以揭示薄膜內在微觀結構和表觀物化性能的演變規律，成為超薄ta-C碳膜的制備和研究物性間作用規律的關鍵[3,9]
本文使用45°雙彎曲磁過濾陰極真空電弧沉積系統制備不同厚度的超薄ta-C碳膜，用橢偏與分光光度計聯用、X射線反射、拉曼等測試手段測試和、表征ta-C碳膜的厚度、密度、sp3C含量以及殘余應力等參數以比較其準確性
1 實驗方法
用45°雙彎曲磁過濾陰極真空電弧(FCVA)技術制備超薄四面體非晶碳膜
厚度為525±15 μm的單面拋光的P型(100)單晶硅基體，用于測試薄膜的微觀結構和力學性能；1 mm厚的石英玻璃是橢偏測試膜厚與sp3 C含量的樣品
為了測試薄膜殘余壓應力，還加入厚度為290±15 μm的專用P型(100)單晶硅應力片
將樣品清洗后裝入腔體，通入氬氣利用弧源對樣品刻蝕10 min，弧流為55 A，彎管正偏壓為5 V，偏壓反轉時間為1.1 μs
然后降低基體負偏壓到-80 V，弧流增加到60 A，彎管正偏壓為10 V，分別沉積4、6、10、15、20 min制備薄膜樣品，靶材為純度99.999%的石墨靶
用M-20
聲明：
“超薄四面體非晶碳膜的結構和性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：許世鵬,王華,陳維鉛,李玉宏,李玉軍,汪愛英
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2025年07月23日 ~ 26日 
