6-7 DLC成膜方法及结构

DLC膜的形成方法根据碳源大致分类，如图1所示，有使用固体石墨(石墨)的方法和使用烃气体的方法。前者包括溅射法和离子镀法，后者以等离子体CVD和热离子的电离气相沉积为代表。

在以石墨为原料的成膜方法中，磁控溅射是更实用的，特别是在代加工行业，采用不平衡磁控溅射（UBMS）的案例越来越多。在UBMS中，由于等离子体区域到达被处理材料，离子照射对被处理材料的影响大于普通磁控溅射，这被认为有利于薄膜的附着力。

在以烃类气体为原料的成膜方法中，将烃类气体在减压下导入真空室，在热离子冲击、RF等离子或DC等离子的作用下离子化，撞击基板而形成膜。它是让你成为的东西。由于在第 5 章中介绍了 RF 等离子体 CVD 和 DC 等离子体 CVD 的概要，因此热离子冲击电离气相沉积法的概要和成膜条件如图 2 所示。该方法是在前东德发展起来的成膜方法，自 1980 年代传入日本以来一直被用作碳膜生产设备。

该方法的成膜机理是利用气体分子和原子通过热离子冲击变成阳离子，通常使用苯(C 6 H 6 )作为碳供给源。即使使用甲烷(CH 4 )、乙炔(C 2 H 2 )等其他烃系气体，虽然适当的成膜条件、成膜速度不同，但也能够得到几乎相同的膜。

如图3所示，当C 6 H 6用作反应气体时，DLC膜形成的概念是C 6 H 6被热离子冲击离子化或自由基化（C和H的各种组合是可能的）。，这些与施加负电压的基板发生冲击碰撞并沉积碳膜。即，与基板碰撞的冲击在结合能更低的CH之间切割，H被溅射，并且包含H的碳膜（DLC）沉积在被处理材料的表面上以形成膜。

由于 DLC 膜在 XRD 中没有任何尖锐的峰，因此推测它是细晶或非晶。当通过TEM观察电子透射图像时，如图4所示，在整个区域上没有观察到似乎是结晶的结构，并且显示出由于在非晶相中看到的相位对比的精细图案增加。此外，即使在图中所示的电子衍射图案中，也没有观察到结晶材料特有的尖锐衍射线或斑点，仅观察到非晶材料特有的光晕。由上可知，DLC膜是非晶质的。

拉曼光谱常用于评估非晶 DLC 薄膜的结构，因此请参考上一节中的图 4。即在1520 cm -1