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PECVD生长类金刚石薄膜的电学性质研究

作　者: 陈明文
导　师: 王辅明
学　校: 厦门大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 类金刚石膜拉曼欧姆接触
分类号: O484.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

类金刚石膜（Diamond-like carbon）,是一种非晶态的碳材料。由于具有许多同金刚石相近的性质,类金刚石膜技术已经在很多领域得到应用。掺杂的DLC膜作为一种半导体材料,其禁带宽度在1—4eV内可调,可以在太阳能电池、光电探测器等光电器件领域得到应用。在现有的DLC电学性质研究中,DLC与金属的接触采用Al,Au等金属,并假设DLC与金属的接触为欧姆接触,还没有发现证实Al,Au与DLC形成欧姆接触,或者探索其他金属与DLC之间接触性质的研究。本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RP-PECVD）制备了类金刚石（DLC）薄膜,选用CH₄为源气体,NH₃或BH₃作为掺杂气体源,在硅片和石英基底上生长了本征和多种掺杂的类金刚石薄膜材料。采用椭圆偏振、俄歇能谱、拉曼光谱、原子力显微镜、皮安静电计等多种结构和光电探测手段研究DLC材料的生长规律、材料结构、光电性质等特性。重点研究DLC本征和掺杂材料与Al、Au、Ni、Ti、Zr等多种金属接触的电学性质。在本征和掺杂DLC薄膜上镀上不同金属电极,形成MSM结构,测量I—V曲线,判断金属与DLC薄膜之间的接触类型;建立了一个简化的测量电路模型,并计算薄膜的电阻率。通过实验证明上述金属与DLC之间都形成欧姆接触。这个现象可以通过本征和参杂DLC材料的杂质能级月前导电的机理来解释。本文旨在通过对类金刚石薄膜的生长、表征及电学性质的研究,了解DLC薄膜的导电机制,为进一步改变生长工艺实现DLC薄膜的有效掺杂打下基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  §1.1 类金刚石薄膜的结构  9-10
  §1.2 类金刚石薄膜的发展与研究热点  10-12
  §1.3 类金刚石薄膜的制备方法  12-14
    1.3.1 物理气相沉积  12-13
    1.3.2 化学气相沉积  13-14
  §1.4 射频等离子体增强化学气相沉积  14-15
  §1.5 本文的主要研究内容  15-16
  参考文献  16-19
第二章类金刚石薄膜的制备  19-26
  §2.1 实验装置  19-20
  §2.2 基底材料的选择及处理  20-21
  §2.3 仪器操作流程  21-22
  §2.4 掺氮DLC薄膜的生长  22-23
  §2.5 掺硼DLC薄膜的生长  23-24
  §2.6 样品的工艺条件及编号  24-25
  参考文献  25-26
第三章薄膜的结构表征及性能  26-33
  §3.1 薄膜的表面形貌分析  26-27
  §3.2 生长速率  27-28
  §3.3 俄歇电子能谱  28-29
  §3.4 拉曼光谱  29-32
  参考文献  32-33
第四章类金刚石薄膜的电学性质  33-48
  §4.1 半导体与金属的接触  33-34
  §4.2 DLC薄膜与金属的接触  34-38
  §4.3 电极的实验制备  38
  §4.4 薄膜与金属接触的I-V特性  38-44
  §4.5 结果分析  44-47
  参考文献  47-48
第五章研究工作总结与展望  48-50
硕士期间发表论文情况  50-51
致谢  51

PECVD生长类金刚石薄膜的电学性质研究

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