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PECVD生长类金刚石薄膜的电学性质研究

陈明文  
【摘要】: 类金刚石膜(Diamond-like carbon),是一种非晶态的碳材料。由于具有许多同金刚石相近的性质,类金刚石膜技术已经在很多领域得到应用。掺杂的DLC膜作为一种半导体材料,其禁带宽度在1—4eV内可调,可以在太阳能电池、光电探测器等光电器件领域得到应用。在现有的DLC电学性质研究中,DLC与金属的接触采用Al,Au等金属,并假设DLC与金属的接触为欧姆接触,还没有发现证实Al,Au与DLC形成欧姆接触,或者探索其他金属与DLC之间接触性质的研究。 本文利用射频等离子体增强化学气相沉积(RP-PECVD)制备了类金刚石(DLC)薄膜,选用CH_4为源气体,NH_3或BH_3作为掺杂气体源,在硅片和石英基底上生长了本征和多种掺杂的类金刚石薄膜材料。采用椭圆偏振、俄歇能谱、拉曼光谱、原子力显微镜、皮安静电计等多种结构和光电探测手段研究DLC材料的生长规律、材料结构、光电性质等特性。重点研究DLC本征和掺杂材料与Al、Au、Ni、Ti、Zr等多种金属接触的电学性质。在本征和掺杂DLC薄膜上镀上不同金属电极,形成MSM结构,测量I—V曲线,判断金属与DLC薄膜之间的接触类型;建立了一个简化的测量电路模型,并计算薄膜的电阻率。通过实验证明上述金属与DLC之间都形成欧姆接触。这个现象可以通过本征和参杂DLC材料的杂质能级月前导电的机理来解释。 本文旨在通过对类金刚石薄膜的生长、表征及电学性质的研究,了解DLC薄膜的导电机制,为进一步改变生长工艺实现DLC薄膜的有效掺杂打下基础。


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