نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سید ایمان حسینی ¹
• علیرضا میخ چین ²

¹ دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

² دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در این مطالعه تاثیر غلظت ذرات مس بر ساختار، خواص الکتریکی و نوری لایه‌های کربن شبه‌الماسی مورد ارزیابی قرار گرفت. لایه ها با استفاده از روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم و فرکانس رادیویی همزمان سنتز شده‌اند و رابطه آنها با عناصر فعال شیمیایی تولید شده در پلاسما مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر توان منبع تغذیه فرکانس رادیویی بر روند تغییرات ساختاری، الکتریکی و نوری لایه-ها مطالعه شد. طیف‌سنجی رامان نشان می‌دهد در ساختار پیوندی مکان قله G از 1584 تا 1590 (cm-1) و نسبت ID/IG از 85/0 تا 22/2 افزایش می‌یابد که بیان کننده کاهش ساختار شیمیایی SP3 نسبت به SP2 می‌باشد. به منظور بررسی گونه‌های فعال شیمیایی غالب در محیط پلاسما طیف‌سنجی نشری نوری (OES) انجام شد. با افزایش توان منبع تغذیه فرکانس رادیویی شدت قله‌های گونه‌های فعال Cu در محیط پلاسمایی تا حدودی افزایش یافته و گونه‌های فعال کربنی بطور نسبی ثابت بوده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش توان منبع تغذیه فرکانس رادیویی از10 تا W25و ثابت نگه داشتن توان منبع تغذیه جریان مستقیم در توان W100 ضریب جذب نوری لایه‌ها روند کاهشی داشته است. شکاف نوار انرژی لایه‌ها با استفاده از روش برون‌یابی معادله تائوک بدست آمده است با روندی کاهشی ازeV 53/1 به eV 79/0 رسیده است. ضریب شکست لایه‌های با استفاده از روش بیضی‌سنجی مورد آنالیز قرار گرفته است. مقاومت نمونه‌ها با افزایش توان منبع تغذیه فرکانس رادیویی روند ثابت و یکسانی را طی نکرده و در ابتدا روندی کاهشی و سپس بدلیل تغییر در غلظت ذرات مس در نمونه‌ها افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

• کربن شبه‌الماسی
• ذرات مس
• کندوپاش مغناطیسی فرکانس رادیویی و جریان مستقیم همزمان
• طیف‌سنجی رامان
• طیف‌سنجی بیضی‌سنجی و ضریب شکست

موضوعات

• فیزیک پلاسما

عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of RF power in dual cathode plasma magnetron sputtering on the optical, structural, and electrical properties of Cu-DLC thin films

نویسندگان [English]

• iman hosseini ¹
• Alireza Mikhchin ²

¹ Faculty of physics, Shahrood university of technology

² Faculty of Physics, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

چکیده [English]

In this paper, the structural, electrical and optical properties of copper doped amorphous carbon films were investigated and the relation of these properties with plasma produced chemical active species in simultaneous direct current and radiofrequency magnetron sputtering was studied. The effect of changing power of a direct current power supply at constant power of radio frequency on the film properties was investigated. Raman spectroscopy of the films indicated that G peak position and ID / IG ratio increased, which indicates a decrease in the SP3 bonding in the film structure. Optical emission spectroscopy (OES) was also performed to investigate the dominant chemical active species produced in the plasma environment and showed that Cu active species decreased with increasing the power. Also the results showed that by increasing the power of direct current to graphite target from 60 to 120 W as well as keeping the radio frequency power constant at 10 W which connected to copper target, the optical absorption coefficient of the films increased. Also, the optical band gap grew from 0.92 ev to 1.5 ev. The refractive index of the deposited films analyzed by ellipsometry showed a decreasing trend from 1.85 to 1.24 with increasing power.

کلیدواژه‌ها [English]

• Diamond-like carbon
• copper particles
• radio frequency magnetic sputtering and simultaneous direct current
• Raman spectroscopy
• ellipsometric spectroscopy and refractive index