LI Yujun, Tel: (0937)2828412, E-mail: jgliyujun@163.com
在半导体、信息存储等领域，元器件的小型化、功能化和集成化趋势迫切需求超薄碳膜[1,2,3,4]
H. Han等在 Si 基体沉积了厚度达3.3 nm的超薄ta-C碳膜[5]
J. P. Quinn和C.Casiraghi等[6,7,8]用异面S型弯曲的FCVA方法制备出厚度为10 nm和2 nm的高质量超薄ta-C碳膜
李国卿等[4]也使用90°单弯曲磁过滤技术研究了ta-C碳膜的合成
但是，因为薄膜的厚度越来越小引起的厚度尺寸的强关联效应和碳膜结构的复杂性，传统表征方法存在一定的不足
虽然用电子能量损失谱能准确测量碳膜中的sp2C、sp3C的含量，但是测量过程复杂，还须将膜从基板上剥离
这增大了超薄ta-C碳膜的制样难度，还可能损坏样品
核磁共振测量法对样品体积和厚度有特定的要求，难以精确表征超薄ta-C的碳结构
X射线光电子能谱是一种无损测量方法，但是对C1s谱峰的分峰拟合处理复杂，目前尚无统一的拟合标准
因此，对于厚度只有几十到几个纳米的超薄ta-C碳膜，快速、准确测量ta-C碳膜厚度、sp3C含量以及密度以揭示薄膜内在微观结构和表观物化性能的演变规律，成为超薄ta-C碳膜的制备和研究物性间作用规律的关键[3,9]
本文使用45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧沉积系统制备不同厚度的超薄ta-C碳膜，用椭偏与分光光度计联用、X射线反射、拉曼等测试手段测试和、表征ta-C碳膜的厚度、密度、sp3C含量以及残余应力等参数以比较其准确性
1 实验方法
用45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术制备超薄四面体非晶碳膜
厚度为525±15 μm的单面抛光的P型(100)单晶硅基体，用于测试薄膜的微观结构和力学性能；1 mm厚的石英玻璃是椭偏测试膜厚与sp3 C含量的样品
为了测试薄膜残余压应力，还加入厚度为290±15 μm的专用P型(100)单晶硅应力片
将样品清洗后装入腔体，通入氩气利用弧源对样品刻蚀10 min，弧流为55 A，弯管正偏压为5 V，偏压反转时间为1.1 μs
然后降低基体负偏压到-80 V，弧流增加到60 A，弯管正偏压为10 V，分别沉积4、6、10、15、20 min制备薄膜样品，靶材为纯度99.999%的石墨靶
用M-20
声明：
“超薄四面体非晶碳膜的结构和性能” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：许世鹏,王华,陈维铅,李玉宏,李玉军,汪爱英
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2025年06月06日 ~ 08日 
