Кластерная структура углеродных алмазоподобных пленок
УДК 539.234
Аннотация
Методами просвечивающей электронной микроскопии и спектрами комбинационного рассеяния света (Раман-спектроскопии) проведено исследование структуры углеродных алмазоподобных тонких пленок. Углеродные пленки были сформированы путем конденсации на подложки углерода из парогазовой фазы, полученной испарением графитовой мишени расфокусированным лазерным излучением с длиной волны 1064 нм. Данные электронной микроскопии свидетельствуют об однородности распределения кластеров, а межплоскостные расстояния, рассчитанные по рефлексам (111) и (220), свидетельствуют о кристаллической структуре кластеров как алмазной, но сильно искаженной. Электронные рефлексы от графитоподобных кластеров не обнаружены. Напротив, спектры комбинационного рассеяния света (спектры КРС) свидетельствуют о наличии кластеров графита, но не фиксируют алмазоподобные кластеры. Графитовые кластеры идентифицированы с помощью характерных G- и D-линий (полос). G-полоса связана с идеальной решеткой графитового кластера, в то время как D-полоса связана с искаженной и разупорядоченной кристаллической решеткой графитоподобного кластера. Отсутствие алмазной линии обусловлено малым размером кластеров, что приводит к появлению фононных мод с волновыми векторами q в диапазоне 0<q<1/L (L — размер алмазоподобного кластера). Таким образом, энергия нулевого фонона перераспределяется между фонон-ными модами, т.е. уширенная алмазная линия скрыта в низкочастотном «хвосте» D-полосы.
Скачивания
Metrics
Литература
Robertson J., O’Reilly E.P. Electronic and Atomic Structure of Amorphous Carbon // Physical Review B. 1987. Vol. 35. No 6. P. 2946-2957.
Gilkes K.W.R., Gaskell P.H., Robertson J. Comparison of Neutronscattering Data for Tetrahedral Amorphous-Carbon with Structural Models // Physical Review B. 1995. Vol. 51. No 18. P. 12303-12312.
Inkin V.N., Kirpilenko G.G., Dementjev A.A. et al. A Superhard Diamond-Like Carbon Film // Diamond and Related Materials. 2000 Vol. 9. P. 715-721.
Xu S., Tay B. K., Tan H. S. et al. Properties of Carbon Ion Deposited Tetrahedral Amorphous Carbon Films as a Function of Ion Energy // Journal of Applied Physics. 1996. Vol. 79. No 9. P. 7234-7240.
Tay B.K., Sheeja D., Lau S.P. et al. Time and Temperature-Dependent Changes in the Structural Properties of Tetrahedral Amorphous Carbon Films // Surface and Coatings Technology. 2000. Vol. 130. P. 248-251.
Robertson J. Diamond-Like Amorphous Carbon // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2002. Vol. 37. P. 129-281.
Tay B.K., Shi X., Liu E.J. et al. Effects of Substrate Temperature on the Properties of Tetrahedral Amorphous Carbon Films // Thin Solid Films. 1999. Vol. 346. No 1-2. P. 155-161.
Jayatissa A.H., Sato F., Saito N. et al. Structural Properties of Carbon Films Deposited by Pulsed ArF Laser Ablation: Effects of Substrate Temperature, Bias and H2 Pressure // Materials Science and Engineering: B. 1998. Vol. 55. No 1-2. P. 143-152.
Pappas D.L., Saenger K.L., Bruley J. et al. Pulsed Laser Deposition of Diamond-Like Carbon Films // Journal of Applied Physics. 1992. Vol. 71. No 11. P. 5675-5684.
Петров С.А. О механизме зарождения вюрцитной фазы графита в пленках, осажденных в вакууме из лазерно-эрозионной плазмы // Вестник Брянского государственного университета. 2012. Сер. 1. № 1. С. 43-45.
Плотников В. А., Демьянов Б.Ф., Соломатин К.В. и др. Атомная структура углеродных нанопленок, полученных конденсацией из паровой фазы // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2013. T. 10. № 1. С. 50-55.
Старостенков М.Д., Лощина И.В., Демьянов Б.Ф. Исследование углеродных наноструктур с использованием потенциала Терцоффа // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. Т. 2. № 1. С. 62-67.
Hoffman A., Heim an A., Strunk H. P. et al. Microstructure and Phase Composition Evolution of Nano-Crystalline Carbon Films: Dependence on deposition temperature // Journal of Applied Physics. 2002. Vol. 91. No 5. P. 3336-3344.
Плотников В.А., Демьянов Б.Ф., Макаров С.В. Влияние синтеза интерметаллических соединений на процессы роста и консолидации нанокристаллов детонационного алмаза // Письма в журнал технической физики. 2009. Т. 35. № 20. С. 10-18.
Beghi M.G., Ferrari A.C., Teo K.B.K. et al. Bonding and Mechanical Properties of Ultrathin Diamond-Like Carbon Films // Applied Physics Letters. 2002. Vol. 81. No 20. P. 3804-3806.
Dwivedi N., Kumar S., Malik H.K., Superhard Behaviour, Low Residual Stress, and Unique Structure in DiamondLike Carbon Films by Simple Bilayer Approach // Journal of Applied Physics.2012. Vol. 112. No 2. P. 023518.
Lifshitz Y. Diamond-Like Carbon — Present Status // Diamond and Related Materials. 1999. Vol. 8. P. 1659-1676.
Bhargava S., Bist H. D., Sahli S. at el. Diamond Polytypes in the Chemical Vapor Deposited Diamond Films // Applied Physics Letters. 1995. Vol. 67. P. 1706-1709.
Tuinstra F., Koening J.L. Raman Spectrum of Graphite // Journal of Chemical Physics.1970. Vol. 53. P. 1126-1130.
Zaitsev A.M. Optical Properties of Diamond, Data Handbook. Springer, Berlin. 2001.
Hardy J.R., Smith S.D. Two-Phonon IR Lattice Absorption in Diamond // Philosophical Magazine. 1961. No 6. P. 163-1172.
Ramamurti R., Shanov V., Singh R.N. et al. Raman Spectroscopy Study of the Influence of Processing Conditions on the Structure of Polycrystalline Diamond Films // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 2009. Vol. 24. No 2. P. 179-189.
Миков С.Н., Иго А.В., Горелик В.С. Комбинационное рассеяние света на алмазных квантовых точках в матрице бромистого калия // Физика твердого тела. 1995. Т. 37. № 10. С. 3033-3038.
Magnus Lipp J., Valentin Garsia Baonsa, Wiliam Evans J. et al. Nanocrystalline Diamond: Effect of Confinement, Pressure and Heating on Phonon Modes // Physical Review B. 1997. Vol. 56. No 10. P. 5978-5984.
Joel Ager III W., Kirk Veirs D., Gerd Rosenblatt M. Spatially Resolved Raman Studies of Diamond Films Grown by Chemical Vapor Deposition // Physical Review B. 1991. Vol. 43. No 8. P. 6491-6499.
Copyright (c) 2025 Владимир Александрович Плотников, Сергей Викторович Макаров, Евгения Владимировна Кустова, Ольга Сергеевна Мельникова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
