第31卷，第7期 2011年7月
光谐学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.7.pp1800-1803
July，2011
不同方法制备的类金刚石薄膜的xPS和Raman光谱的研究
杨发展"，王世庆1，2，沈丽如1，，陈庆川1 1.核工业西南物理研究院，四川成都610041
2.成都理工大学工程技术学院，四川乐山614000
摘要分别利用金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法(FCVA)、直流磁控溅射法(SP)和脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法(PECVD)在硅片上沉积类金刚石膜层，并利用激光拉变光谱法（Ramanspectroscopy）和X射线光电子能谱法(XPS)对类金刚石膜层进行研究。通过研究分析发现，不同方法制备的类金刚石膜层的G峰位、D峰位、T峰位、半高宽、I(D)/I(G)值、I(T)/I(G)值和sp键含量各不相同。其中，金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法制备的类金刚石膜层的G峰位波数最大、I(D)/I(G)和半高宽最小、I(T)/I(G) 最大、sp"键含量最高：直流磁控发射法制备的类金例石膜层的G峰位波数、I(D)/I(G)、I(T)/I(G)和sp 键含量处于三者之间，G峰的半高宽是最大的；脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法制备的类金刚石膜
层的G峰位波数sp"键含量最小、I(D)/I(G)最大、I(T)/I(G)最小。关键词类金刚石；制备方法；拉曼光谱，X射线光电子能谱
中图分类号：TG175
引言
文献标识码：A
DOI; 10.3964/j.issn.1000-0593(2011)07-1800-04
法[13]、电子能量损失谱法[4]、XPs(15]、Ramanspectrosco-Py16]、红外光谱法和椭偏光谱法等。一般核磁共振法一般需要样品较大；电子能量损失谱要求薄膜从基体上刺离下来，
自20世纪70年代，由德国的SOLAisenberg和 Chabot"用离子束沉积法在室温下将单一价态的碳离子沉积到基体上制得了DLC膜后，国内外就逐渐开始对类金刚石膜层进行相关的研究。并开发出了多种类金刚石膜层工艺技术。DLC膜时一种含有大量的sp’键的亚稳态非晶碳薄膜(2)，碳原子间主要以sp"和sp杂化键结合，sp"键含量较少。它具有和金刷石几乎一样的性质，如高硬度、耐磨损、低摩擦系数、化学情性、高弹性模量、电绝缘性、生物相容性和光学特性等[3-5]，因此被广泛地应用到机械、化工、电子、声学、光学和生物医学等领域[6,汀，随着研究的进展， DLC膜的制备工艺也有很多种，但常见的有离子束辅助沉积法[8]、射频法[”]、磁控溅射法[0]、真空阴极要沉积法["]以及辉光放电等离子体增强化学气相沉积法2)等。根据工艺的不同，所制备的DLC的种类也不尽相同。
对于DLC膜sp"与sp键的含量比直接影响着膜层的性能。膜层中的两种碳原子的比例与制备技术和工艺密切相关。如何定性或定量的分析碳膜中的sp'C和sp"C的比例也就成了重要的间题。现在主要的检测手段有：核磁共振
收稿日期：2010-10-27，修订日期：2011-01-22
基金项目：国家自然科学基金项目(10775046)资助
作者简介：杨发展，1982年生，核工业西南物理研究院研究生
*通讯联系人
万方数据
e-mail Shenlr@swip.ac.cn
对样品具有破坏性，而且解谱比较麻烦和困难；椭偏光诺法又缺少非晶碳的光学常数谱数据。因此，多采用Raman spectroscopy和XPS法分析碳膜中的sp’C和sp’C的含量。
以往的研究中，多是对单一的制备方法进行研究，且也很少进行Ramanspectroscopy和XPS同时分析。我们利用 FCVA，SP和PECVD法在硅片上沉积制备类金刚石膜，并
利用RamanSpectroscopy和XPS法对碳膜进行分析。 1实验
本研究分别采用我院自行研制的FCVA装置、SP装置和等离子体渗注镀装置。金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积沉积设备采用规格为50mmX50mm×70mm，纯度为 99.99%的囤台形石作为阴极靶。实验中，先将本底真空抽至10-’Pa，然后通人Ar，调节压强为4.3X10-Pa，再调解不同偏压值沉积4h。直流磁控射沉积膜层时，采用规格为12mmX2mm，纯度为99.99%的圆片作为阴极崴射靶材。实验中，先将本底真空抽至10-"Pa，通人Ar，在压强
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