Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrical properties and Mott parameters of polycrystalline diamond films synthesized by HF CVD method from hydrogen/methanol gas mixture

Banaszak-Piechowska A., Fabisiak K., Staryga E., Paprocki K.

Materials Science Poland

|

2017

|

Vol. 35, No. 4

830--837

EN

The influence of diamond crystallinity and preferred orientation on electronic conductivity of synthetic diamond films grown by hot filament chemical vapour deposition (HFCVD) was investigated. The CVD diamond films of different morphologies and crystallite sizes varying from 36 nm to 67 nm, measured in ‹2 2 0› direction were considered. The charge transport mechanism in the diamond samples was studied using temperature dependent DC conductivity measurements. The obtained results showed that in the temperature range of 90 K to 300 K charge transport is realized via Variable Range Hopping (VRH, m = 1/4) mechanism. Using VRH model, the Mott parameters were evaluated i.e. density of states at Fermi level N(EF) (0.22 × 1015 eV-1·cm-3 to 1.7 × 1015 eV-1·cm-3), hopping energy W (43.5 meV to 142.3 meV) and average hopping distance R (1.49 × 10-5cm to 2.56 × 10-5cm). It was shown that above mentioned parameters strongly depend on diamond film preferential orientation.

2

History and achievements of the Institute of Physics of Lodz University of Technology

Staryga E., Nakwaski W., Sarzała R.

Scientific Bulletin. Physics / Lodz University of Technology

|

2016

|

Vol. 37

5--9

EN

History and achievements of the Institute of Physics of Lodz, University of Technology is briefly presented on occasion of 40 anniversary of the Department of Technical Physics, Information Technology and Applied Mathematics.

PL

Z okazji 40. rocznicy powstania Wydziału Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej przedstawiono historię i najważniejsze osiągnięcia Instytutu Fizyki Politechniki Łódzkiej jako jednej z jednostek organizacyjnych tego Wydziału.

3

Wpływ parametrów fizycznych warstwy ITO na pracę azotkowych laserów typu VCSEL

Śpiewak P., Wasiak M., Dłużniewski M., Staryga E., Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

47--50

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania półprzewodnikowego lasera o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową wykonanego z materiałów azotkowych. Jednym z kluczowych elementów tych konstrukcji jest warstwa ITO (ang. Indium Tin Oxide) charakteryzująca się wysoką przewodnością elektryczną, ale jednocześnie wysoką absorpcją. Warstwa ta zapewnia odpowiedni rozpływ prądu w strukturze. W pracy przedstawiono wpływ zmian wartości przewodności elektrycznej i absorpcji warstwy ITO na pracę lasera VCSEL. Analizę przeprowadzono dla struktur różniących się długościami rezonatora i aperturami elektrycznymi.

EN

This paper presents results of numerical calculations of a semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser, made of nitride materials. An important element of the structure is a ITO layer, of a high electrical conductivity, but also high absorption. This layer causes a favourable current spreading in the structure. In this paper the impact of the electrical conductivity and absorption in ITO on the VCSEL performance is described for lasers with different electrical apertures and resonator lengths.

4

Electron emission from nitrogen-doped polycrystalline diamond/Si heterostructures

Staryga E., Fabisiak K., Dłużniewski M., Bąk G.

Materials Science Poland

|

2012

|

Vol. 30, No. 4

390--397

EN

The field electron emission from polycrystalline diamond/silicon and nitrogen-doped polycrystalline diamond/silicon structures obtained by HF CVD deposition method has been investigated. Electron emission currents from the samples were measured in a chamber at the pressure equal to 2ź106 Pa in sphere-to-plane diode configuration with the 5 žm distance between electrodes. As expected, the results confirm the relation between the structure of diamond films and their emission properties. The type of silicon substrate also infiuences the value of emission currents and the diamond/n-Si heterostructures exhibit better electron emission than diamond/p-Si ones. The nitrogen doping significantly enhances the electron emission from the heterostructures and their emission parameters. The values of the threshold field between 2 V/žm and 3 V/žm were registered, the values of emission current close to 1 mA/cm2at 5 V/žm for the nitrogen-doped films were obtained. The shape of current-voltage characteristics for nitrogen-doped polycrystalline films may be interpreted in terms of stochastic distribution of diameters of conducting channels which form the emission centers.

5

Wpływ struktury warstwy diamentowej na emisję elektronów z układu powłoka diamentowa/krzem

Staryga E., Fabisiak K., Dłużniewski M., Znamirowski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 8

21-23

PL

Zbadano prądy emisji dla układów polikrystaliczna warstwa diamentowa/ krzem i domieszkowana polikrystaliczna warstwa diamentowa/krzem. Wyniki potwierdzają istnienie relacji pomiędzy strukturą warstw diamentowych i ich właściwościami emisyjnymi. Domieszka azotu wpływa na wzrost prądu emisji z badanych układów. Kształt charakterystyk prądowo-polowych dla domieszkowanych azotem warstw diamentowych może być interpretowany przy założeniu stochastycznego rozkładu rozmiaru promieni przewodzących kanałów, które tworzą centra emisji.

EN

The emission currents from polycrystalline diamond/silicon and nitrogen-doped polycrystalline diamond/silicon structures have been investigated. As expected, the results confirm the relation between the structure of diamond films and their emission properties. The nitrogen doping enhances significantly the electron emission from the heterostructures. The shape of current-voltage characteristics for nitrogen-doped polycrystalline films may be interpreted in terms of stochastic distribution of radius of conducting channels which form the emission centers.

6

Fabrication and electrochemical properties of diamond layers grown on tungsten wire by HF CVD method

Torz-Piotrowska R., Uniszkiewicz C., Szreiber M., Wrzyszczynski A., Staryga E., Runka T., Kasprowicz D.

Optica Applicata

|

2009

|

Vol. 39, nr 4

951-957

EN

Un-doped polycrystalline diamond thin films have been grown on tungsten substrates by hot filament chemical vapor deposition (HF CVD) using a hydrogen and methanol vapor mixture. Diamond films have been analyzed by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). Cyclic voltammetric behavior of diamond films of different quality and morphology has been studied in acetonitryle with (n-Bu)4NClO4 and in 0.1 M KCl aqueous solutions. Preliminary cyclic voltammetry (CV) measurements showed that our electrodes have a wide potential range over which negligible background response current is observed. The potential windows depend on the type of solvent. In the case of water solution the decomposition of water occurs electrochemically and evolves O2 during positive (anodic) polarization and H2evolution during negative (cathodic) polarization. The electrochemical properties of diamond electrodes have been evaluated by performing cyclic voltammetry measurements in [Fe(CN)6]3-/4- with 0.1 M KCl. The electrode demonstrates reversible kinetics during electrochemical analysis.

7

The application of CVD diamond films in cyclic voltammetry

Torz-Piotrowska R., Wrzyszczyński A., Paprocki K., Screiber M., Uniszkiewicz C., Staryga E.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

486-491

EN

Purpose: The main purpose of these studies was to show the applicability of CVD (Chemical Vapour Deposition) diamond layer in electrochemistry and to work out the technology of manufacturing diamond electrodes. Design/methodology/approach: The diamond films were deposited on tungsten substrate by HF CVD technique, and then, their quality was checked by Raman spectroscopy. It was shown, using Cyclic Voltammetry (CV) measurements, that un-doped diamond films are chemically stable in aqueous solutions. Findings: The results of cyclic voltammetry measurements show that diamond electrode on tungsten substrate is electrochemically stable in aqueous solutions over a wide potential range (-3000 mV to 2000 mV). The Raman spectra confirmed the good quality of obtained diamond layer. Research limitations/implications: In particular, it was shown that diamond electrode showed a wide potential window, very low background current, chemical and physical stability. Practical implications: Presented results showed that CVD diamond films can find application in production of diamond electrodes for electrochemical application. The sensitivity of CVD diamond layers to the electroactive species indicates on possibility of application of this material for construction of chemical and biological sensors. Originality/value: The characteristics of diamond electrodes and the resistivity of this material to the chemical attack indicate that it can be employed in a number of electrochemical applications and additionally it can work in harsh environment. The HF CVD diamond layer seems to be the new, promising and versatile material for electrochemical applications.

8

CVD diamond: from growth to application

Fabisiak K., Staryga E.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

264-269

EN

Purpose: The main purpose of these studies was to give a short review of basic diamonds properties and indicate possibilities of different applications of this material. As an example, the application of CVD (Chemical Vapour Deposition) diamond layer in electrochemistry was shown. Design/methodology/approach: The diamond layers were synthesized using Hot Filament CVD (HF CVD) technique from a mixture of methanol and hydrogen. The physical and electrochemical properties of the obtained layers were studied by Raman spectroscopy and Cyclic Voltammetry (CV). Findings: It was shown that it is possible to synthesize the diamond layers of different morphology and quality. Raman microprobe measurements showed that quality of diamond films deposited by HF CVD method reflect their morphology. CV measurements showed that the fabricated electrodes had wide potential window almost twice bigger in comparison to the classical Pt electrode. Research limitations/implications: The interaction of diamond layers with chemical and biological environment is not complete. Practical implications: CVD diamond (synthetic diamond made by a chemical vapour deposition process) is an important family of materials used in microelectronic and optoelectronic packaging and for laser and detector windows. Its ultra-high thermal conductivity enables to increase microprocessor frequency and output power of microelectronic and optoelectronic devices. Diamond is resistant to chemical attack and chemical sensors based on the fact it can work in harsh environment. Originality/value: The paper underlines an important role of diamond films as a promising material for production of electrodes for electrochemical applications.

9

Wpływ warunków wytwarzania na właściwości emisyjne warstw diamentopodobnych

Staryga E., Znamirowski Z., Piszczek P., Cłapa M., Batory D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 1

54-56

PL

Zbadano emisję elektronów z heterostruktur warstwa diamentowa/krzem i warstwa diamentowa domieszkowana azotem/krzem. Analiza natężenia prądu emisji w zależności od natężenia pola elektrycznego umożliwiła wyznaczenie parametrów emisyjnych (efektywna praca wyjścia, natężenie pola włączeniowego) wytworzonych heterostruktur. Badane układy odznaczały się stabilną pracą podczas pomiaru emisji polowej. Zaobserwowano znaczny wzrost prądu emisji w układach z domieszkowaną azotem warstwą diamentową w stosunku do prądu emisji z układów z niedomieszkowaną warstwą. Wyniki badań pokazują, iż wytworzone warstwy diamentowe, przy doborze odpowiednich parametrów procesu HF CVD, zastosowaniu domieszkowania azotem oraz wyborze odpowiedniego podłoża półprzewodnikowego, mogą stanowić dobry materiał na pokrycie emiterów polowych.

EN

The emission current from diamond/silicon and nitrogen doped diamond/silicon heterostructures has been investigated. The analysis of the emission current vs. electric field characteristics have enabled to determine the basic emission parameters (such as effective work function, turn-on field). The studied heterostructures was stable during the measurements. The nitrogen doping tumed out to enhance the electron emission from the heterostructures significantly. The results presented prove that it is possible to obtain good electron emitters using silicon covered with polycrystalline diamond films provided that the properly chosen parameters of HF CVD preparation, including nitrogen doping, are used.

10

Wpływ domieszkowania azotem warstw diamentowych na właściwości emisyjne układu DF/Si

Staryga E., Znamirowski Z., Fabisiak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 1

117-119

PL

Zbadano emisję elektronów z heterostruktur warstwa diamentowa/krzem i warstwa diamentowa domieszkowana azotem/krzem. Analiza natężenia prądu emisji w zależności od natężenia pola elektrycznego umożliwiła wyznaczenie parametrów emisyjnych (efektywna praca wyjścia, natężenie pola włączeniowego) wytworzonych heterostruktur. Badane układy odznaczały się stabilną pracą podczas pomiaru emisji polowej. Zaobserwowano znaczny wzrost prądu emisji w układach z domieszkowaną azotem warstwą diamentową w stosunku do prądu emisji z układów z niedomieszkowaną warstwą. Wyniki badań pokazują, iż wytworzone warstwy diamentowe, przy doborze odpowiednich parametrów procesu HF CVD, zastosowaniu domieszkowania azotem oraz wyborze odpowiedniego podłoża półprzewodnikowego, mogą stanowić dobry materiał na pokrycie emiterów polowych.

EN

The emission current from diamond/silicon and nitrogen doped diamond/silicon heterostructures has been investigated. The analysis of the emission current vs. electric field characteristics have enabled to determine the basic emission parameters (such as effective work function, turn-on field). The studied heterostructures was stable during the measurements. The nitrogen doping turned out to enhance the electron emission from the heterostructures significantly. The results presented prove that it is possible to obtain good electron emitters using silicon covered with polycrystalline diamond films provided that the properly chosen parameters of HF CVD preparation, including nitrogen doping, are used.

11

Field emission and microstructural characterization of diamond films deposited by HF CVD method

Jarzyńska D., Staryga E., Znamirowski Z., Fabisiak K., Gotszalk T., Woszczyna M., Strzelecki W., Dłużniewski M.

Scientific Bulletin. Physics / Lodz University of Technology

|

2007

|

Vol. 28

13-26

EN

Electron emission from diamond films (DF) deposited using HF CVD technique on silicon substrates has been studied. The field emission characteristics were analyzed using the Fowler-Nordheim model. The diamond films were also characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Raman Spectroscopy (RS) and Electron Spin Resonance (ESR) techniques. The correlation between electron field emission of investigated films, Raman spectra and concentration of paramagnetic centres has been discussed. The electron emission properties of diamond films improved after doping with nitrogen. The field emission was obtained at turn-on electric field equal to about 10 V/µm and about 3 V/µm, for undoped diamond films and N-doped diamond films, respectively. It seems that the change of turn-on field values and other emissive properties of thin diamond layers may be caused by different content of non-diamond phase (e.g. graphite phase) induced by doping.

PL

Przeprowadzono badania emisji polowej z warstw diamentowych osadzonych przy użyciu metody HF CVD na podłożach krzemowych typu n i p. Charakterystyki emisyjne analizowano na podstawie modelu Fowlera-Nordheima. Wytworzone warstwy scharakteryzowano przy użyciu następujących metod: SEM, AFM, spektroskopii Ramana i Elektronowego Rezonansu Spinowego (ESR). Przeprowadzono dyskusję wyników, wskazując na korelację pomiędzy wynikami emisji polowej a koncentracją centrów paramagnetycznych oraz widmami ramanowskimi badanych warstw diamentowych. Zaobserwowano znaczną poprawę właściwości emisyjnych heterostruktur, w których warstwa diamentowa domieszkowana została azotem. Dla układów z niedomieszkowanymi warstwami diamentowymi wartość natężenia pola włączeniowego wynosiła około 10 V/ µm, zaś dla domieszkowanych azotem warstw diamentowych wartość ta równa jest 3 V/µm. Różnice w wartościach pola włączeniowego dla odpowiednich układów wynikają prawdopodobnie z różnej zawartości materii grafito-podobnej w badanych warstwach diamentowych. Warstwy domieszkowane azotem są silnie zdefektowane i zawierają znaczną ilość materii grafitopodobnej.

12

Czy diament jest właściwym materiałem do wytworzenia emitera polowego?

Jarzyńska D., Staryga E., Znamirowski Z., Fabisiak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 2

12-15

EN

Electron emission from diamond films (DF) deposited on silicon substrates has been studied. The DF's were synthesized using HF CVD technique. The electron field-emission properties were examined by measuring the field-emission current as a function of applied macroscopic electric field. The field emission characteristics were described using the Fowler-Nordheim model. The diamond films were also characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman Spectroscopy (RS), and Electron Spin Resonance (ESR) techniques. Raman spectra of DF's exhibit spectral features with a well-defined peak at 1332 cm⁻¹, characteristic for diamond. The correlation between electron field emission of investigated films, Raman spectra and concentration of paramagnetic centers has been discussed. The electron emission properties of diamond films improved after doping by nitrogen. The field emission was obtained at turn-on electric field about 10 V/µm and about 4 V/µm, for undoped diamond films and N-doped diamond films respectively. It seems that the change of turn-on field values and emissive properties of thin diamond layers may be caused by different content of non-diamond phase (e.g. graphite phase) in diamond films.

13

Electroforming and electroerosion of DLC films in cold electron emission process

Jarzyńska D., Staryga E., Znamirowski Z., Dłużniewski M.

Scientific Bulletin. Physics / Lodz University of Technology

|

2006

|

Vol. 26

55-60

EN

Diamond-like carbon films were deposited onto silicon substrates by RF PCVD technique. The measurements of the emission current carried out in vacuum using diode configuration system. SEM examinations carried out after current emission measurements indicate on a defect of DLC surface morphology. The analysis both no defected and defected areas of DLC films during film emission measurements was made by Raman Spectroscopy technique. The Raman spectra showed sharp peak of amorphous silicon and no peaks characteristic for DLC films D and G bands in the damage region. The results indicate that DLC films may undergo electroforming and electroerosion processes during film emission measurements.

PL

Warstwy diamentopodobne osadzono na podłożu krzemowym przy użyciu techniki RF PCVD. Pomiary emisji wykonano w próżni 10-4 Pa, w układzie diodowym, w którym warstwa DLC stanowiła katodę. W trakcie emisji elektronów może zachodzić lokalne przegrzanie materiału, prowadzące, w kolejnych cyklach pomiarowych, do odparowania, bądź sublimacji warstwy DLC i zdefektowania jej powierzchni. Do analizy niezdefektowanych oraz zdefektowanych obszarów warstw DLC użyto spektroskopii Ramana oraz mikroskopii elektronowej SEM.

14

Naprężenia dwuosiowe w warstwach diamentowych nanoszonych na podłoża krzemowe

Staryga E., Klimek L., Fabisiak K., Kozanecki M., Jarzyńska D.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

1236-1239

PL

W pracy przedstawione są rezultaty badań naprężeń w polikrystalicznych warstwach diamentowych naniesionych przy użyciu metody HFCVD na podłoża krzemowe. Charakterystykę warstw przeprowadzono przy zastosowaniu takich technik jak: spektroskopia Ramana, skaningowa mikroskopia elektronowa i dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych. Mikrofotografie powierzchni warstw diamentowych wskazują na polikrystaliczną strukturę, składającą się z ziarn diamentu o rozmiarach rzędu 1 um. Badania umożliwiły identyfikację składu fazowego badanego materiału wskazując na znaczny udział fazy diamentowej w ziarnach polikrystalicznej struktury. Analiza rezultatów wskazuje na brak obecności w badanych warstwach diamentowych takich faz krystalicznych jak lonsdaleit i grafit. W przypadku cienkich warstw diamentowych widoczne są obszary podłoża krzemowego nie pokryte warstwą diamentu a prawdopodobnie pokryte amorficzną warstwą węglową lub warstwą węglika krzemu.

EN

In the paper the results of biaxial stress investigations in polycrystalline diamond films deposited on silicon substrates by HF CVD are presented. The diamond films characteristics were carried out using Raman spectroscopy, SEM and EBSD. SEM images of diamond films surface indicate on the polycrystalline structure with diamond grains about 1 um. The researches enabled the identifications of diamond films phase composition indicating on the considerable concentration of diamond phase in the grains of polycrystalline structure. There is no found the crystalline phase as lonsdaleit and graphite in tested diamond films. In the case of very thin films we can shown the places not covered polycrystalline diamond layer, the silicon substrate is covers by amorphous carbon film or SiC film.

15

Analiza składu chemicznego układu DLC/Si przy użyciu metody SIMS i spektroskopii elektronów Augera

Staryga E., Rogowski J., Knapik M., Jarzyńska D., Cłapa M., Rylski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

1240-1243

PL

Warstwy diamentopodobne (DLC) są atrakcyjnym materiałem ze względu na unikalne właściwości, takie jak duża twardość, odporność chemiczna oraz dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne. Właściwości te są szeroko powiązane z procesem oraz parametrami osadzania warstw, a także powinny być skorelowane ze składem chemicznym oraz strukturą warstw. W celu analizy chemicznej warstw DLC osadzonych przy różnych parametrach procesu RF CVD (13,56 MHz) zostały użyte metody SIMS oraz AES. Warstwy DLC osadzone zostały na gładkim podłożu krzemowym. Nanoszenie warstw odbywało się przy zastosowaniu ujemnego potencjału autopolaryzacji elektrody w zakresie -60 V - -420 V. Tworząc profile głębokościowe analizie chemicznej poddano powierzchnię i objętość warstwy DLC oraz obszar granicy DLC/Si. W składzie chemicznym warstwy DLC oprócz węgla wykryto obecność wodoru i tlenu. Uzyskane metodami SIMS i AES profile głębokościowe wskazują na obecność zanieczyszczeń takich jak żelazo i chrom w obszarze rozdziału faz, pomiędzy podłożem a warstwą DLC.

EN

Diamond-like carbon (DLC) films attract considerable interest due to their mechanical hardness, chemical inertness, thermal and electrical properties. Those properties are highly influenced by the deposition parameters and in turn should be correlated with chemical composition and structure of the DLC films. In this study the Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS) and Auger Electron Spectroscopy (AES) were used to analyze chemical composition of DLC films deposited at various preparation parameters. The DLC films were deposited on flat Si substrates using Radio Frequency Plasma Chemical Vapour Deposition (RFPCVD 13,56 MHz) method. Deposition of samples took place with different negative self-bias voltage of electrode between -60 V and -420 V. Both surface and bulk chemical composition were analyzed for all samples by acquiring surface mass spectra and performing depth profiles respectively. Carbon, hydrogen and oxygen in the DLC films were detected. Collected depth profiles showed that all samples were contaminated with considerable amount of Fe and Cr in the interface region of the substrate and deposited DLC film.

16

Analiza składu chemicznego obszaru przejściowego w układzie DLC/Si

Staryga E., Rogowski J., Knapik M., Jarzyńska D., Cłapa M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2006

|

Vol. 47, nr 11

12-14

PL

Warstwy diamentopodobnego węgla są atrakcyjnym materiałem ze względu na dużą twardość, odporność chemiczną oraz właściwości elektryczne. Właściwości fizykochemiczne warstw DLC są ściśle związane z warunkami i parametrami procesu osadzania, dlatego też istotne jest zbadanie składu chemicznego warstw oraz ich struktury w zależności od parametrów wytwarzania. Badania składu chemicznego warstw wykonano przy użyciu spektrometrii mas jonów wtórnych TOF-SIMS. Warstwy DLC osadzono na gładkich podłożach krzemowych przy użyciu techniki RF PCVD (13,56 MHz). Warstwy nakładane były przy różnych wartościach ujemnego potencjału autopolaryzacji z zakresu od -60 V do -420 V. Zarejestrowano widma masowe i profile głębokościowe dla powierzchni, objętości i obszaru granicznego układu DLC/Si. W składzie chemicznym warstwy DLC, oprócz węgla, zarejestrowano wodór i tlen. Uzyskane profile głębokościowe wskazują na obecność zanieczyszczeń takich jak żelazo i chrom w obszarze granicznym pomiędzy podłożem a warstwą DLC.

EN

Diamond-like carbon (DLC) films attract considerable interest due to their mechanical hardness, chemical inertness, optical transparency and electrical properties. Those properties are highly influenced by the deposition parameters and in turn should be correlated with chemical composition and structure of the DLC films. In this study the Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS) was used to analyze chemical composition of DLC films deposited at various preparation parameters. The DLC films were deposited on flat Si substrates using Radio Frequency Plasma Chemical Vapour Deposition (RF PCVD 13.56 MHz) method. Deposition of samples was carried out using various negative self-bias voltage of electrode between -60 V and -420 V. Both surface and bulk chemical composition was analyzed for all samples by recorded surface mass spectra and depth profiles respectively.

17

Emission properties of diamond and diamond-like carbon films deposited by various methods

Jarzyńska D., Staryga E.

Scientific Bulletin. Physics / Lodz University of Technology

|

2005

|

Vol. 25

15-34

EN

The electron field-emission properties of diamond-like carbon (DLC) thin films and diamond films (DF) were examined by measuring the field-emission current as a function of applied macroscopic electric field. The DLC and DF films were deposited on flat silicon substrates by means of RF PCVD and HF CVD techniques, respectively. The field emission research was carried out using a diode configuration. The results of field emission were analyzed using the Fowler - Nordheim model. The conditioning process of DF and DLC films as the effect improving the electron emission characteristics of these films was studied. The DF films showed better characteristics, that is, lower turn-on field, than DLC films. The characteristics of the investigated carbon-based films depended not only on the structure and sp2 inclusions but also on the film thickness and applied bias voltage.

PL

Właściwości emisyjne warstw diamentowych (DF) i diamentopodobnych (DLC) określono w wyniku pomiaru prądu emisji w funkcji przyłożonego makroskopowego pola elektrycznego. Warstwy węglowe osadzone zostały na gładkim podłożu krzemowym przy użyciu metody HF CVD i RF CVD, odpowiednio dla warstw DF i DLC. Charakterystyki emisyjne zmierzono przy użyciu techniki wykorzystującej sondę anodową, a uzyskane na ich podstawie wyniki analizowano w oparciu o model Fowlera-Nordheima. W pracy rozważa się wpływ różnorodnych czynników na właściwości emisyjne badanych układów warstwa węglowa/półprzewodnik. Przeprowadzono proces kondycjonowania warstw węglowych prowadzący do polepszenia właściwości emisyjnych badanych warstw. Dla warstw DLC wytwarzanych przy większych wartościach potencjału autopolaryzacji, uzyskano większe wartości prądu emisji. Morfologię warstw DF i DLC zbadano przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Zastosowanie spektroskopii ramanowskiej umożliwiło określenie struktury warstw diamentowych i diamentopodobnych.

18

Wpływ rodzaju prekursora na jakość warstw diamentowych

Fabisiak K., Banaszak A., Kozanecki M., Jarzyńska D., Staryga E.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2005

|

z. 153

177-180

EN

Very high hardness and broad optical window from UV up to IR make the diamond attractive for many applications. In this work the Raman spectroscopy was used to determine the quality of polycristalline diamond films obtained by Hot Filament Chemical Vapor Deposition Method. Lower contain of amorphous carbon phase and lower value of FWHM of the layers obtained from C(2)H(2) comparing to films obtained from CH(3)OH.

19

Electron emission from carbon films prepared by CVD methods

Staryga E., Jarzyńska D., Znamirowski Z.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2005

|

z. 153

201-208

EN

Electron emission from diamond and diamond-like carbon thin films deposited on silicon substrate has been studied. The diamond films were synthesized using radio frequency chemical vapor deposition method. The films were deposited using radio frequency chemical vapor deposition method. The films were charcterized using standard Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman Spectroscopy (RS) techniques. Raman spectra of both diamond and diamond-like films exhibit spectral features characteristic of these structures. Electron emission studies were carried out using a sphere-to-plane electrode configuration. The results of electron emission were analyzed using the Fowler-Nordheim model. It was found that the diamond necleation density affected the electron emission properties. The emission turn-on fields are about 50 V/um, 90 V/um and 140 V/um for the small-grain diamond films, DLC films and large-grain diamond films, respectively.

20

Diamond-like carbon and diamond films as source of electron emission

Staryga E., Znamirowski Z., Jarzyńska D., Fabisiak K., Banaszak A., Cłapa M.

Karbo

|

2005

|

Nr 4

244-251

EN

We investigated electron field emission from diamond-like carbon and diamond thin layers. DLC and diamond films were deposited onto Si substrate using Radio Frequency Chemical Vapour Deposition process and Hot Filament Chemical Vapour Deposition technique, respectively. The field emission characteristics were described using the Fowler-Nordheim model. To analyze the surface morphology Raman spectroscopy, Electron Spin Resonance (ESR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) was used. We obtained well-defined Raman spectrum peak for diamond films at 1332 cm-1.The Raman spectrum, for DLC layers, showed asymmetric peak consist of D and G-band around 1550 cm-1. It indicate for existence of sp3 (diamond) and s2 (graphite) phase in these films. The field emission for DLC films was obtained at turn-on electric field between 70-90 V/μ while for diamond films in a range between 60-140 V/μ. It seems that changes of turn-on field values and emissive properties of thin carbon layers may be cause by different content graphite phase in carbon films.

PL

Przebadano elektronową emisje polową węgla diamentopodobnego(DLC) i cienkich warstw diamentowych. Charakterystyki emisji polowej zostały opisane w oparciu o model Fowlera-Nordheima. Do analizy morfologii powierzchni zastosowano spektroskopię Ramana, elektronowy rezonans spinowy (ESR) oraz skaningowa mikroskopie elektronowa (SEM). Otrzymano wyraźne widma Ramana dla cienkich warstw diamentowych z maksimum przy 1332 cm-1. Widmo Ramana dla warstw DLC przedstawia asymetryczne składoweDorazG(1550 cm-1). Ta ostatnia świadczy o istnieniu faz sp3 (diament) oraz sp2 (grafit) w tych warstwach. Emisja polowa dla warstw DLC uzyskana była przy ustalonym na 70-90 V/μ.m natężeniu pola elektrycznego, zaś dla warstw diamentowych w przedziale 60-140 V/μm. Pomiary wskazują, że zmiany wartości przyłożonego pola i właściwości emisyjnych cienkich warstw węgla mogą być wywołane różną zawartością fazy grafitowej w warstwach węglowych.