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    氬氣流量對濺鍍二氧化鈦及碳薄膜特性的影響

    發布時間:2018-3-23 9:36:56      點擊次數:1133

    氬氣是一種十分不活潑,既不能燃燒,也不助燃,在工業上應用很廣的稀有氣體。通常我們在焊接時會使用氬作為焊接保護氣,防止焊接件被空氣氧化或氮化。對鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉,以及電子工業中也需要用氬作保護氣。目前有學者對氬氣在對濺鍍二氧化鈦及碳薄膜特性的作用進行了詳細的研究。

    這邊主要探討不同氬氣流量對濺鍍二氧化鈦及碳薄膜特性的影響。主要研究項目為:(I)探討不同氬氣流量對鍍膜速率的影響;(II)以接觸角量測儀分析二氧化鈦薄膜的光觸媒效能;(III)以拉曼光譜分析碳薄膜之鍵結型態;(IV)以原子力顯微鏡(AFM)觀察碳薄膜表面型貌及粗糙度;及(V)以紫外光-可見光光譜儀分析碳薄膜之光穿透率及吸收強度。膜厚分別為100、500與900nm之二氧化鈦薄膜試片,鍍製條件為射頻功率200W,及氬氣 流量分別于40及50SCCM;膜厚100nm之碳薄膜試片,鍍製條件為射頻功率分別為80、110與140W,及氬氣流量分別于30、40及50SCCM。

    由濺鍍過程之機制推測,在固定之真空腔製程壓力下(16mTorr),以不同之氬氣流量對鍍製薄膜特性之影響,可能因為腔體內粒子之碰撞行為及氬氣于腔體內之分壓改變而產生。研究結果顯示:(I)在較高氬氣流量下,使腔體內氬氣之分壓充足,氬離子轟擊靶材的機率上升,且高氬氣流量對較大分子量沉積粒子(二氧化鈦)之干擾小,可使鍍膜速率增加;但對較小分子量沉積粒子(碳)之干擾大,可使鍍膜速率降低。(II)在較低氬氣流量的情況下鍍製之二氧化鈦薄膜會有較佳的光觸媒效果,可能是銳鈦礦結晶性較好所致。(III)在較高氬氣流量下鍍製的碳膜,從拉曼光譜分析中的ID/IG值上升,顯示碳薄膜內部sp2鍵結比例增加,且由原子力顯微鏡得到薄膜之表面粗糙度升高,又由光譜儀分析中表明紅外光穿透率下降。以上結果皆證明,鍍率較慢的碳膜,可能使膜薄成長之不連續性變多,造成薄膜無序及堆疊較不致密,易使內部石墨組成增多所致。反之,在較低氬氣流量下,薄膜成長之連續性較高且致密,會有較多的sp3鍵結,表面粗糙度下降,紅外光穿透率上升,為膜內部類鉆石組成增多所致。


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