Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Investigations of electron emission from DLC thin films deposited by means of RF PCVD at various self-bias voltages

Jarzyńska D., Znamirowski Z., Cłapa M., Starga E.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2007

|

nr 3

39-43

EN

The aim of this paper is to report the results of field emission experiments on undoped, flat diamond-like carbon (DLC) thin films deposited at various self-bias voltages using radio frequency plasma chemical vapor deposition (RF PCVD) technique. It has been observed that the emission properties improve when the absolute value of self-bias voltage becomes higher, e.g., the turn-on field value decreases. The correlation between electron field emission and sp2 content in these films showed improvement of electron emission properties of DLC films for higher amount of sp2 phase.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

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.

11

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.

12

Emisja polowa z powierzchni warstw DLC naniesionych przy użyciu metody RFPCVD na podłoża krzemowe

Karczemska A., Jarzyńska D., Dłużniewski M., Staryga E.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 43-44

9--13

PL

Zbadano emisję polową elektronów dla cienkich warstw diamentopodobnych (DLC) poprzez pomiar prądu emisji w funkcji przyłożonego makroskopowego pola elektrycznego. Cienkie warstwy diamentopodobne naniesiono na różne podłoża krzemowe przy użyciu techniki RF PCVD. Charakterystyki prądu emisji od napięcia, dla warstw DLC, zmierzono przy użyciu techniki wykorzystującej sondę anodową. Analiza zarejestrowanych wartości prądu emisji elektronów od napięcia dla badanych heterostruktur DLC/Si wskazuje, że w porównaniu z płaskim podłożem Si, podłoże krzemowe zaopatrzone w stożki zwiększa wydajność emisji polowej z powierzchni warstw DLC naniesionych na te podłoża.

EN

The electron field-emission properties of diamond-like carbon (DLC) thin films were examined by measuring the field-emission current as a function of applied macroscopic electric field. The thin diamond-like carbon films were deposited on various silicon substrates by using a RF PCVD technique. The field-emission characteristics of DLC coatings were investigated using an anode probe technique. The analysis of the registered values of the electron emission current to the voltage for the examined hetherostructures DLC/Si indicates that in comparison with the flat Si substrate, the Si substrate with the pattern of cones contributes to the increase of the emission efficiency from the surface of DLC coatings deposited on theese substrates.