อิทธิพลของฟลักซ์ไอออนและศักย์ไบแอสต่อโครงสร้างระดับจุลภาคของฟิล์มไฮโดรจิเนทเตดอะมอร์ฟัส คาร์บอนที่เคลือบด้วยเทคนิคแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Abstract

          งานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการตกสะสมของฟิล์มไฮโดรจิเนทเตดอะมอร์ฟัสคาร์บอน (a-C:H) ด้วยเทคนิคดีซี แมกนีตรอนสปัตเตอริงภายใต้บรรยากาศแก๊สฮีเลียมผสมกับอะเซทิลีน โดยมุ่งเน้นศึกษาอิทธิพลของปริมาณฟลักซ์ไอออนและ ศักย์ไบแอสที่มีต่อโครงสร้างของฟิล์ม a-C:H บนแผ่นผลึกซิลิกอน จากการใช้หัววัดแลงเมียร์ทำให้ทราบว่าฟลักซ์ไอออนที่ตกกระทบแผ่นซิลิกอนระหว่างกระบวนการตกสะสม มีค่าอยู่ในย่าน 1018 m -2 s -1 ถึง 1019 m -2 s -1 นอกจากนี้ยังพบว่า ปริมาณฟลักซ์ไอออนมีความสัมพันธ์โดยตรงกับกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้หัวแมกนีตรอนสปัตเตอริง แต่เป็นอิสระจากศักย์ไบแอสแผ่นซิลิกอน การศึกษาโครงสร้างระดับจุลภาคของฟิล์ม a-C:H ด้วยเทคนิครามานสเปกโตรสโคปี พบว่าการเพิ่มปริมาณฟลักซ์ไอออน มีผล ทำให้สัดส่วน sp2 /sp3 ภายในฟิล์ม a-C:H เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในทางตรงข้ามศักย์ไบแอสที่มากกว่า -200 V ทำให้สัดส่วน sp2 /sp3 มีแนวโน้มลดลงและช่วยให้ฟิล์มมีสมบัติคล้ายเพชรมากขึ้น           This research is concerned with the deposition process for hydrogenated amorphous carbon films (a-C:H) by DC magnetron sputtering in He/C2H2 gas mixtures. More specifically, the influence of ion flux and substrate bias voltage on the microstructure of a-C:H films has been investigated. It was shown from the Langmuir probe that ion flux at the substrate position is in the range of 1018 -1019 m-2 s-1 for the given process conditions. Furthermore, the flux of ions is proportional to the discharge power, however, nearly independent from the substrate bias voltage. The microstructure of a-C:H films has been investigated using Raman spectroscopy. It was found that increasing the amount of ion flux gives rise to an increase sp2 /sp3 ratio indicating a larger grain size of the graphite structure in the a-C:H films. However, the substrate bias over -200 V results in a dramatic decrease of sp2 /sp3 ratio presenting a higher diamond-like structure in the deposited films.