نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سید ایمان حسینی
• علیرضا میخ چین

گروه فیزیک پلاسما و ذرات بنیادی، دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

چکیده

در این مطالعه، تأثیر غلظت ذرات مس بر ساختار، خواص الکتریکی و نوری لایه­های کربن شبه­الماسی مورد ارزیابی قرار گرفت. لایه‌ها با استفاده از روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم و بسامد رادیویی همزمان سنتز شده­اند و رابطۀ آنها با عناصر فعال شیمیایی تولید شده در پلاسما مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر توان منبع تغذیۀ بسامد رادیویی بر روند تغییرات ساختاری، الکتریکی و نوری لایه­ها مطالعه شد. طیف­سنجی رامان نشان می­دهد در ساختار پیوندی، مکان قلۀ G از 1584 تا 1590 (cm^-1) و نسبت I_D/I_G از 85/0 تا 22/2 افزایش می­یابد که بیان کنندۀ کاهش ساختار شیمیایی SP³ نسبت به SP² است. به منظور بررسی گونه­های فعال شیمیایی غالب در محیط پلاسما، طیف­سنجی نشری نوری (OES) انجام شد. با افزایش توان منبع تغذیۀ بسامد رادیویی شدت قله­های گونه­های فعال Cu در محیط پلاسمایی تا حدودی افزایش یافته و گونه­های فعال کربنی به طور نسبی ثابت بوده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش توان منبع تغذیۀ بسامد رادیویی از10 تا W25 و ثابت نگه داشتن توان منبع تغذیۀ جریان مستقیم در توان W100، ضریب جذب نوری لایه­ها روند کاهشی داشته است. شکاف نوار انرژی لایه­ها که با استفاده از روش برون­یابی معادلۀ تائوک به دست آمده است با روندی کاهشی ازeV  53/1 به eV79/0 رسیده است. ضریب شکست لایه­ها با استفاده از روش بیضی­سنجی مورد تحلیل قرار گرفته است. مقاومت نمونه­ها با افزایش توان منبع تغذیۀ بسامد رادیویی، روند ثابت و یکسانی را طی نکرده و در ابتدا روندی کاهشی و سپس به دلیل تغییر در غلظت ذرات مس در نمونه­ها افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

• کربن شبه‌الماسی
• ذرات مس
• کندوپاش مغناطیسی بسامد 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
• Alireza Mikhchin

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 a plasma-produced chemical active species in simultaneous direct current and radiofrequency magnetron sputtering was studied. The effect of changing the 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 the 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 power. Also, the results showed that by increasing the power of direct current to the 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
• refractive index