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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:江祿峰
研究生(外文):Luh-Feng Jiang
論文名稱:陰極電弧電漿法沉積硬質薄膜之研究
論文名稱(外文):The Study of Hard Films by Cathodic Arc Plasma Deposition Method
指導教授:劉進興劉進興引用關係
指導教授(外文):Chin Hsin Liu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1995
畢業學年度:83
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:類鑽薄膜碳氮化鈦拉曼光譜X光繞射儀陰極電弧電漿法
外文關鍵詞:Diamond-like filmTiCNRaman spectraX-RayCAPD
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本實驗乃是採用陰極電弧電漿沉積製程 (Cathodic Arc Plasma
Deposition Method)沉積兩類硬質膜層: 一類為類鑽薄膜 (diamond-
like film),另一類為氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、碳氮化鈦(TiCN)三種
膜層。其目標為了解陰極電弧電漿沉積法之原理並建立此法的研究基礎,
發展其進一步的用途。沉積類鑽薄膜,使用高密度石墨(1.92 g/cm3) 為
靶材,通入氮氣或與氫氣的混合氣以產生電漿,在矽晶片上沉積出附著性
佳的類鑽石膜層。製備得之膜層以表面輪廓儀量測膜厚,以 FTIR分析膜
層之鍵結形態,以拉曼光譜(Raman spectrum)分析膜層之結構,利用
SEM 觀察膜層表面之形態。經分析結果發現在無任何的橫向磁場下,影響
類鑽薄膜結構之參數為電弧電流、背景氣壓及偏壓的大小三種。 電弧電
流太大導致石墨靶材嚴重的侵蝕,以至於產生過多的微粒破壞結構。背景
氣壓 <0.01 torr時其微粒污染最少,且沉積速率高(約 3.35 angstrum/
sec)。 雖然負極偏壓太大導致沉積速率下降,但對於膜層之結構有加強
sp3 鍵結比例之功能,故選擇適量的偏壓可加強膜層之結構。 而氫氣的
加入則導致 sp2鍵結比例的增加。沉積鈦系硬質膜層,使用鈦金屬(99.96
﹪)當作靶材,通以氮氣及甲烷或乙炔兩種不同之氣體當作碳源來沉積膜
層, 以表面輪廓儀量測表面之粗糙度,使用X光繞射儀分析膜層之結構,
以ESCA分析所沉積出的碳氮化鈦膜層之化學計量,利用SEM觀察膜層表面
之形態。經量測表面粗糙度發現粗糙度的順序為 TiC >TiCN >TiN 。 由
甲烷與乙炔作為碳源之比較發現: 以甲烷所沉積的膜層其結構較穩定,
而乙炔其反應性較高,反應氣體的壓力範圍亦窄,造成不易控制其結構之
穩定性。其結果藉由X光繞射圖譜及化學分析電子能譜儀可明確的知曉。
以ESCA分析TiCN膜層發現鈦碳鍵結會隨著碳源比例的增加而增加, 以磨
耗測試分析出鈦碳鍵結愈多,膜層愈耐磨、亦其結構愈硬。
In tihis thesis, we explored the application of cathodic arc
plasma technique in the deposition of (i)diamond-like film,
(ii) hard films such as TiN, TiC and TiCN. Diamond-like film
was deposited using high density graphite (1.92 g/cm3) as
target and nitrogen as arc-sustaining gas. Film structure was
influenced by parameters like arc current, background gas
pressure and substrate bias voltage. Optimum condition was
achieved as 35-40 ampere arc current, 0.01 torr background
pressure, and -300 to -500 volt bias voltage. TiN, TiC and
TiCN Films were deposited using Ti metal as target, and the
mixture of N2 with CH4 or C2H2 as sustaining gas. From X-
ray diffraction data, we found that TiN was
preferentially grown in(111)direction, while TiC was in(220
) direction, and higher crystallinity was achieved using CH4
as compared to C2H2. In conclusion, applicability of
cathodic arc plasma technique in depositing both diamond-
like film and Ti-based hard films was demonstrated, film
structure and property were correlated to deposition parameters.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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