Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2016 - zeszyt 8

X-Ray Photoelectron Study of Ion Implanted Tetrahedral Carbon

10.15199/48.2016.08.16

nr katalogowy: 99976
10.15199/48.2016.08.16

Samples of thin film (d~40nm) tetrahedral amorphous carbon (ta-C), deposited by filtered cathodic vacuum arc (FCVA), have been implanted with N+ and Ga+ at ion energy E = 20 keV and ion fluences D = 3.1014÷3.1015 cm-2. This results in optical properties modification, best manifested by a significant shift of the optical absorption edge to lower photon energies, which is accompanied by a considerable increase of the absorption coefficient (photo-darkening effect) in the measured photon energy range (0.5÷3.0 eV). These effects could be attributed both to additional defect introduction and increased graphitization, as confirmed by X-ray photo-electron spectroscopy (XPS) measurements. The nonimplanted films show the expected variety of carbon-carbon chemical bonds: three- and fourfold coordinated carbon, while the X-ray results show that ion implantation leads to the introduction of additional disorder in the films. The X-ray photoelectron spectra of the implanted films show that, in addition to the already mentioned changes, the ion bombardment results in an increase of the threefold coordinated as compared to the fourfold coordinated carbon bonds, i.e. increased graphitization of the carbon content in the films. These structural modifications, due to the ion implantation, are the reasons for the observed changes in the optical properties of the films, which could be made use of in the area of high-density optical data storage using focused Ga+ ion beams. Streszczenie. Próbki cienkiej folii (d~40nm) tetraedrycznego amorficznego węgla (ta-C), napylanego za pomocą przefiltrowanego katodowego łuku próżniowego (FCVA), zaimplantowano N+ oraz Ga+ z energią jonów E = 20 keV oraz dawkami jonowymi D = 3.1014÷3.1015 cm-2. Skutkuje to zmianą właściwości optycznych, szczególnie znacznym przesunięciem optycznej krawędzi absorpcji do poziomu niższych energii fotonów, czemu towarzyszy znaczny wzrost wartości współczynnika absorpcji (efekt foto-zaciemnienia) dl[...]

Bibliografia

[1] McKenzie D.R., Muller D., Pailthorpe B.A., Compressive-stressinduced formation of thin-film tetrahedral amorphous carbon , Phys. Rev. Lett. 67, 773 (1991).
[2] Fallon P.J., Veerasamy V.S., Davis C.A., Robertson J., Amaratunga G.A.J., Milne W.I., Koskinen J., Properties of filtered-ion-beam-deposited diamondlike carbon as a function of ion energy, Phys. Rev. B 48, 4777 (1993).
[3] Friedmann T.A., McCarty K.F., Barbour J.C., Siegal M.P., Dibble D.C., Thermal stability of amorphous carbon films grown by pulsed laser deposition, Appl. Phys. Lett. 68, 1643 (1996).
[4] Lifshitz Y., Kasi S.R., Rabalais J.W., Subplantation model for film growth from hyperthermal species: Application to diamond, Phys. Rev. Lett. 62, 1290 (1989).
[5] Silva S.R.P., Xu S., Tay B.K., Tan H.S., Scheibe H.J., Chhowalla M., Milne W.I., The structure of tetrahedral amorphous carbon thin films, Thin Solid Films 290-291, 317 (1996).
[6] Veerasamy V. S., Yuan J., Amaratunga G., Milne W. I., Gilkes K. W. R., Weiler M., Brown L.M., Nitrogen doping of highly tetrahedral amorphous carbon, Phys. Rev. B 48, 17954 (1993).
[7] J. Robertson, Hard amorphous (diamond-like) carbons, Prog. Solid State Chem. 21, 199 (1991).
[8] Xu S., Flynn D., Tay B.K., Prawer S., Nugent K.W., Silva S.R.P. , Lifshitz Y., Milne W.I., Mechanical properties and Raman spectra of tetrahedral amorphous carbon films with high sp3 fraction deposited using a filtered cathodic arc, Philos. Mag. B 76, 351 (1997).
[9] Ruttensperger B., Krötz G., Müller G., Derst G., Kalbitzer S., Crystalline-amorphous contrast formation in thermally crystallised SiC, J Non-Cryst Solids 137-138, 635 (1991).
[10] Müller G., The contribution of ion-beam techniques to the physics and technology of amorphous semiconductors, Nucl Instrum Methods B 80-81, 957 (1993).
[11] Kalbitzer S., Novel concepts for mass storage of archival data, Nucl Instrum Methods B 218, 343 (2004).
[12] Tsvetkova T., Ion beam modification of amorphous siliconcarbon alloys, in: Beam Processing of Advanced Materials, Eds. J. Singh, S. Copley, J. Mazumder, ASM International, Metals Park 1996, p. 207.
[13] Tsvetkova T., Takahashi S., Zayats A., Dawson P., Turner R., Bischoff L., Angelov O., Dimova-Malinovska D., Near-field optical mapping of ion-implanted patterns fabricated in amorphous silicon carbide, Vacuum 79, 94 (2005).
[14] Tsvetkova T., Takahashi S., Zayats A., Dawson P., Turner R., Bischoff L., Angelov O., Dimova-Malinovska D., Fabrication of nano-scale optical patterns in amorphous silicon carbide with focused ion beam writing, Vacuum 79, 100 (2005).
[15] Takahashi S., Dawson P., Zayats A.V., Bischoff L., Angelov O., Dimova-Malinovska D., Tsvetkova T., Townsend P.D., Optical contrast in ion-implanted amorphous silicon carbide nanostructures, J Phys D: Appl Phys 40, 7492 (2007).
[16] Bischoff L., Teichert J., Kitova S., Tsvetkova T., Optical pattern formation in a-SiC:H films by Ga+ ion implantation, Vacuum 69, 73 (2003).
[17] Tsvetkova T., Angelov O., Sendova-Vassileva M., Dimova- Malinovska D., Bischoff L., Adriaenssens G.J., Grudzinski W., Zuk J., Structural and optical properties modification of a-SiC:H by Ga+ ion implantation, Vacuum 70, 467 (2003).
[18] Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U., The Stopping and Range of Ions in Matter, Vol.1, Pergamon, New York (1985).
[19] Yan X.B., Xu T., Yang S.R., Liu H.W.., Xue Q.J, Characterization of hydrogenated diamond-like carbon films electrochemically deposited on a silicon substrate, J. Phys. D: Appl. Phys. 37, 2416 (2004).
[20] Sandulov M., Berova M., Tsvetkova T., Zuk J., Ion beam induced darkening in tetrahedral amorphous carbon thin films, Acta Physica Polonica A, in press.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 99976 "X-Ray Photoelectron Study..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2016-8 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2016-8

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma