基体偏压对HiPIMS制备非晶碳膜结构和光电性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(Hi PIMS)工艺在单晶硅和石英基体上沉积a-C膜,研究了基体偏压对其结构和光电性能的影响。结果表明,基体偏压的变化能显著改变薄膜的微观结构。在偏压为0~-300 V条件下制备的a-C膜,sp~2的含量均为(52.5±1.5)%,基本不变。偏压为-50 V时sp~2团簇的尺寸达到最大值(约1.93 nm),薄膜的光学带隙(0.15 e V)和电阻率(0.32Ω·cm)达到最小值;偏压继续提高则sp~2团簇的尺寸先减小后增加,光学带隙和电阻率先增加后减小,符合非晶碳膜的团簇模型。HiPIMS工艺制备的非晶碳薄膜,其sp~2团簇的尺寸决定了薄膜光学和电性学能。薄膜sp~2团簇尺寸越大,则光学带隙和电阻率越小。