Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยสารซัลเฟอร์โดยเทคนิคดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Synthesis of sulphur doped diamond like carbon films using DC magnetron sputtering method

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฐพร โทณานนท์

Second Advisor

บุญโชติ เผ่าสวัสดิ์ยรรยง

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.1467

Abstract

การสังเคราะห์ฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรของเป้าผสมซัลเฟอร์กับแกรไฟต์ ทำโดยการตกสะสมโดยดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริงที่ความดัน 8 x 10¯² ทอร์ ในระบบบรรยากาศแก็สอาร์กอนที่อัตราการไหล 2 sccm ทำให้เกิดฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยซัลเฟอร์ เป้าผสมซัลเฟอร์กับแกรไฟต์ทำจากการผสมผงซัลเฟอร์กับแกรไฟต์ที่จำนวนร้อยละของโมล่าร์ของซัลเฟอร์แตกต่างกัน เช่น 0%, 2%, 5%, 8% และ 10% ฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยซัลเฟอร์ถูกปลูกลงบนแผ่นรองรับซิลิกอนและควอตซ์ ที่ความหนาแน่นกำลังไฟฟ้า เวลา และจำนวนร้อยละของโมล่าร์ของซัลเฟอร์ที่มีต่อสมบัติทางไฟฟ้า ทางแสง ทางกายภาพ และทางโครงสร้างของฟิล์มได้ถูกศึกษา ฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยซัลเฟอร์ในงานนี้ มีค่าสภาพนำไฟฟ้าของฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรและฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรอยู่ในช่วง 2.82X10¯² (Ω cm)¯¹ ถึง 1.84X10¯³ (Ω cm)¯¹ และค่าสภาพนำไฟฟ้าของฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยซัลเฟอร์อยู่ในช่วง 5.95X10¯¹ (Ω cm)¯¹ ถึง 6.39X10¯³ (Ω cm)¯¹ สอดคล้องกับค่าแถบพลังงานของฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรและฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชรเจือด้วยซัลเฟอร์ในช่วง 1.066-1.967 และ1.08-2.38 อิเล็กตรอนโวลต์ ตามลำดับ ลักษณะพื้นผิวหน้าของฟิล์มพบอนุภาคระดับไมครอนกระจายบนพื้นผิว เมื่อวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างด้วยรามานสเปกโทรสโกปีที่อัตราส่วนปริมาณคาร์บอนต่อซัลเฟอร์ 0-10% ปรากฎสเปกตรัมรามานที่ปรากฎพีค D และพีค G ที่ตำแหน่งเลขคลื่น 1413 และ 1573 cm¯¹ ตามลำดับ แต่เมื่อเพิ่มปริมาณซัลเฟอร์ 2-10% พบว่าตำแหน่งพีค G เลื่อนลงจากเลขคลื่น 1573 ไปที่เลขคลื่น 1477 cm¯¹ และอัตราส่วน ID/IG เพิ่มขึ้นจาก 0.43 ไป 0.52 แสดงถึงความเป็นเพชรเพิ่มมากขึ้น

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In this work, Diamornd-like carbon (DLC) and sulfur doped DLC films (S-DLC) were deposited on glass and quartz substrates by DC magnetron sputtering technique. The target were made from the mixture of sulfur and graphite power with different percent sulfur by molar such as 0%, 2%, 5%, 8%, and 10% under working pressure 8x10¯² torr. The total argon gas flow was kept constant at 2 sccm. The effects of power density, time and sulfur molar percentage on the electrical, optical, physical and structural properties of the resulting films were studied. The DLC and S-DLC films in this work showed conductivity values in the range of 2.82X10¯² (Ω cm)¯¹ to 1.84X10¯³ (Ω cm)¯¹ and 5.95X10¯¹ to 6.39X10¯³ (Ω cm)¯¹ respectively, corresponding to energy band gap in the range of 1.066-1.967 and 1.08-2.38 eV respectively. The surface morphology showed the presence of micron-sized particulates on the surface. The Raman spectra of DLC and S-DLC films can be deconvoluted into two Gaussian peaks which show the centre of graphite band at 1573 cm¯¹ and disorder band at 1413 m¯¹ and graphite band at 1573 cm¯¹ and disorder band at 1477 cm¯¹ respectively. It was found that the G-band peak position shift down and ID/IG ratio shifted to higher were in the range 0.43-0.52 with increasing percent of sulfur in the targets which indicates the increase of vibrating mode in the D band of S-DLC films. Hence, the Raman spectra of the S-DLC films become increasingly sp² with percent sulfur.

Link to Full Text

Share

COinS