Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Temperature dependence of stress in CVD diamond films studied by Raman spectroscopy

Dychalska A., Fabisiak K., Paprocki K., Dudkowiak A., Szybowicz M.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 3

620--626

EN

Evolution of residual stress and its components with increasing temperature in chemical vapor deposited (CVD) diamond films has a crucial impact on their high temperature applications. In this work we investigated temperature dependence of stress in CVD diamond film deposited on Si(100) substrate in the temperature range of 30 degrees C to 480 degrees C by Raman mapping measurement. Raman shift of the characteristic diamond band peaked at 1332 cm(-1) was studied to evaluate the residual stress distribution at the diamond surface. A new approach was applied to calculate thermal stress evolution with increasing temperature by using two commonly known equations. Comparison of the results obtained from the two methods was presented. The intrinsic stress component was calculated from the difference between average values of residual and thermal stress and then its temperature dependence was discussed.

2

Study of CVD diamond layers with amorphous carbon admixture by Raman scattering spectroscopy

Dychalska A., Popielarski P., Franków W., Fabisiak K., Paprocki K., Szybowicz M.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 4

799--805

EN

Raman spectroscopy is a most often used standard technique for characterization of different carbon materials. In this work we present the Raman spectra of polycrystalline diamond layers of different quality, synthesized by Hot Filament Chemical Vapor Deposition method (HF CVD). We show how to use Raman spectroscopy for the analysis of the Raman bands to determine the structure of diamond films as well as the structure of amorphous carbon admixture. Raman spectroscopy has become an important technique for the analysis of CVD diamond films. The first-order diamond Raman peak at ca. 1332 cm−1 is an unambiguous evidence for the presence of diamond phase in the deposited layer. However, the existence of non-diamond carbon components in a CVD diamond layer produces several overlapping peaks in the same wavenumber region as the first order diamond peak. The intensities, wavenumber, full width at half maximum (FWHM) of these bands are dependent on quality of diamond layer which is dependent on the deposition conditions. The aim of the present work is to relate the features of diamond Raman spectra to the features of Raman spectra of non-diamond phase admixture and occurrence of other carbon structures in the obtained diamond thin films.

3

The effect of nitrogen on the deposition and structure of polycrystalline diamond films

Benzhour K., Rozpłoch F.

Karbo

|

2015

|

Nr 2

65--68

EN

In this study, thin polycrystalline diamond films were deposited on (100) Si substrate by HF-CVD using a mixture of hydrogen, propane-butane and nitrogen. During investigations the pressure, temperature of substrate and the gas flow of hydrogen and propane-butane were kept constant, only the gas flow of nitrogen was varied from 10 cm3/min to 40 cm3/min. Scanning electron microscopy analysis revealed that the addition of nitrogen to the gas phase influenced the growth rate and film structure. The occurrence of texture from a nitrogen containing gas phase depends critically on the deposition temperature and the gas phase activation. An increase of nitrogen concentration provokes an increase in non-diamond phase. The quality of these films was investigated with the use of the Raman spectroscopy.

PL

W niniejszej pracy, polikrystaliczne warstwy diamentowe były odkładane metodą gorącego włókna z fazy gazowej (HF-CVD) na monokrystalicznym podłożu krzemowym o orientacji powierzchni (100). Gazem roboczym była mieszanina wodoru, propanu-butanu i azotu. Całkowite ciśnienie, temperatura podłoża i przepływy gazów (wodór i propan-butan) były utrzymywane na stałym poziomie podczas wszystkich procesów odkładania. Jedynie przepływ gazu azotu był zmieniony od 10 cm3/min do 40 cm3/min. Badania morfologii uzyskiwanych warstw diamentowych za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) wykazały, że uzyskiwane warstwy są polikrystaliczne o orientacji zmieniającej się od (111) do (100) wraz ze wzrostem koncentracji azotu. Jakość warstw diamentowych badana była spektroskopią ramanowską. We wszystkich widmach Ramana widoczne były dwie typowe linie, pierwsza pochodząca od obszarów o fazie sp3 i druga pochodząca od obszarów o fazie sp2 atomów węgla.

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

Temperaturowa zalezność zmian przewodnictwa powierzchnowego cienkich warstw diamentowych HF-CVD

Stec K., Benzhour K.

Karbo

|

2010

|

Nr 4

162-164

PL

W pracy przedstawiono nowe możliwości zastosowania warstw diamentowych jako czujników gazów. Pokazano wpływ różnych warunków otoczenia na zmiany przewodnictwa powierzchniowego różnych warstw diamentowych, co pozwala poszerzyć ich zastosowania. Przedstawiono parametry wzrostu warstw diamentowych niedomieszkowanych, jak również domieszkowanych typu n.

EN

This paper presents new applications of diamond films as gas sensors. It shows the effect of different environmental conditions to changes in surface conductivity of various diamond films, which allows to expand their application. It presents the growth parameters of undoped and doped n-type diamond films.

7

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.

8

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.

9

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.

10

Growth of high quality diamond films on silicon substrate

Benzhour K., Nowak L., Nowak Z., Rozpłoch F.

Karbo

|

2003

|

Nr 4

236-239

EN

Thin polycrystalline diamond films were deposited on prepared (100) Si substrate by hot filament chemical vapor deposition (HF-CVD). For all deposition processes, parameters as: substrate temperature, total pressure and gas flow were held on the same level. One sample was deposited using a method of three-step growth in HF-CVD chamber. Morphology investigations of diamond films using scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy (RS) and electron paramagnetic resonance (EPR) were performed. The EPR analysis revealed the presence of two kinds of paramagnetic centers related to diamond and nan-diamond phase.

PL

Polikrystaliczne warstwy diamentowe były osadzane metodą gorącego włókna z fazy gazowej (HF-CVD) na monokrystalicznym podłożu krzemowym o orientacji powierzchni (100). Temperatura podłoża, przepływy gazów i całkowite ciśnienie gazu były utrzymywane na stałym poziomie podczas wszystkich procesów osadzania. Jedna próbka była osadzana metodą trój stopniowego wzrostu w komorze HF-CVD. Morfologia i jakość uzyskiwanych warstw diamentowych były badane za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), spektroskopii ramanowskiej (RS) i elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Badania EPR ujawniły istnienie dwóch rodzajów centrów paramagnetycznych związanych z fazą diamentową i z fazą niediamentową.