Fe掺杂a-CN_x薄膜制备及性能研究

发布时间：2020-05-04 12:26

【摘要】：非晶碳氮(a-CN_x)薄膜是一种新型的功能材料,有着优异的光学、电学、力学性质和良好的化学稳定性,在诸多领域里有着广泛的应用前景。本文采用等离子体化学气相沉积制备了 Fe掺杂a-CN_x薄膜,研究了 Fe掺杂浓度和工艺参数对薄膜形貌、结构及性能的影响,主要研究工作和结果如下:(1)随着H_2流量的增大,薄膜中Fe的含量逐渐增大(1-12%),薄膜的致密性提高;薄膜中的C-C键随着Fe的含量的增大而增加,而sp~2C=N键含量逐渐减少,sp~3C-N结合键也逐渐减少;Fe的掺入使得a-CN_x薄膜在200-800nm波段的反射率降低,光学带隙减小,Fe掺杂还使得a-CN_x薄膜的发光中心从2.73eV漂移到了 2.53eV,薄膜的发光强度增强,PL发光峰变窄。(2)随着制备工作压强的增大,薄膜中sp~2C=N结合键含量增多(34.3-38.7%),而sp~3C-N结合键逐渐减少(22.6-20.8%),导致薄膜致密性降低;同时薄膜反射率减小,吸收带边发生红移,光学带隙逐渐减小,薄膜PL光谱强度增强,发光带红移,变窄(0.2-0.15eV)。随着衬底温度的升高,C-C结合键逐渐增多(30-33.4%),薄膜内部sp~2杂化相结构逐渐减少(34.8-27.8%),而sp~3杂化相结构增多(25.2-29.2%),硬度增大,薄膜逐渐变得致密;薄膜在200-800nm的反射率逐渐减小而吸收率逐渐增大,薄膜的光学带隙逐渐增大;sp~2/sp~3比例减小,薄膜的PL发光中心发生了蓝移,发光强度增强。随着N2流量的增大,C-C结合键比例逐渐减小(33.4-25.3%),sp~2C=N键含量增多(27.8-34.8%),薄膜逐渐变得疏松,薄膜在400-800nm波段范围内反射率逐渐增大,光学带隙逐渐减小,PL发光中心发生红移,光谱峰强度下降。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2

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本文编号：2648540