导读:本文包含了非晶碳薄膜论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:无氢非晶碳,sp2,sp3比值,sp2团簇,载流子输运
非晶碳薄膜论文文献综述
郭鹏,马鑫,陈仁德,张琪,赵玉龙[1]（2019）在《非晶碳薄膜载流子输运和压阻行为研究》一文中研究指出非晶碳(a-C)薄膜sp~2/sp~3比值、sp~2团簇大小等会显着影响薄膜的电子输运行为以及压阻特性,相关作用规律尚不明确。本研究采用磁控溅射技术,通过改变沉积过程中基体上施加的负偏压,制备了一系列sp~2/sp~3比值稳定、sp~2团簇大小不同的无氢非晶碳薄膜,并系统研究了其电学性能并探索了压阻特性。结果表明:当负偏压从0增加到300 V时,薄膜sp~2含量保持在52±1.5%,同时a-C中sp~2团簇尺寸在1.63～1.93 nm范围变化。在-50 V时,薄膜中sp~2团簇尺寸最大,同时薄膜电阻率最低0.32Ω·cm,这是由于sp~2团簇之间的平均跳跃距离减小所致。此外,对于-50 V和-100 V偏压下沉积的a-C薄膜,在100-350 K温度范围内,表现出变程跳跃传导(variable range hopping, VRH)导电行为。压阻测试表明a-C薄膜的压阻系数(GF)在1.4-12.1范围内,GF随薄膜sp~2含量和sp~2团簇尺寸变化。另外,集成了基于a-C的MEMS力传感器在0-1.16N范围内灵敏度为80.7μV/V/N,非线性度约1.3%,且可重复5000次试验循环。(本文来源于《TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集》期刊2019-11-15）
李昊,郭鹏,张栋,陈仁德,左潇[2]（2019）在《sp~2含量与团簇尺寸调控对非晶碳薄膜光电性能的影响》一文中研究指出作为一种非晶半导体材料,非晶碳(a-C)薄膜具有宽光谱透过率、高抗激光损伤阈值、可在准金属与绝缘体之间变化的电学特性,具有比传统Si材料更优异的机械性能,可用于制作压阻传感器、场发射电极、红外探测和光学窗口等光电器件。为了研究sp2/sp3比值和sp2团簇尺寸对光电性能的影响,我们采用磁控溅射方法制备了一系列无氢非晶碳薄膜,研究了沉积温度对其结构和光电性能的影响。结果表明,所有薄膜在紫外和可见光波段均表现出较强的光吸收,在200～750nm波长范围内透过率小于5%,且在5～350k温度范围内表现出典型的半导体特性,即在较高温度下有着较低的电阻率。此外,随着沉积温度的升高,它们的透射率、光学带隙、电阻率和活化能都呈现出相似的变化趋势,这与a-C薄膜中sp2/sp3比值和sp2团簇的尺寸变化有着紧密的联系。本文为a-C薄膜的光电应用提供了一条新的调控薄膜光电性能的思路。(本文来源于《TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集》期刊2019-11-15）
左潇,孙丽丽,汪爱英,柯培玲[3]（2019）在《高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜研究进展》一文中研究指出非晶碳薄膜主要由sp~3碳原子和sp~2碳原子相互混杂的叁维网络构成,具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控,高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领域内专家学者的关注。总结了近年来关于高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜材料的研究进展。重点介绍了高功率脉冲磁控溅射石墨靶的放电特性,指出了其在沉积非晶碳薄膜过程中获得高碳原子离化率的条件。针对离化率和沉积速率低,主要从提高碳原子离化率和碳离子传输效率等角度,介绍了几种改进的高功率脉冲磁控溅射方法。并对比了不同高功率脉冲磁控溅射方法中的碳原子离化特征、薄膜沉积速率、结构和力学性能。进一步地,探讨了高功率脉冲磁控溅射在制备含氢非晶碳薄膜和金属掺杂非晶碳薄膜中的优势及其在燃料电池、生物、传感等前沿领域的应用。最后,对高功率脉冲磁控溅射石墨靶的离子沉积特性、非晶碳薄膜制备及其应用研究趋势进行了展望。(本文来源于《表面技术》期刊2019年09期）
丁文涛[4]（2019）在《非晶碳薄膜石墨化的形貌调控及其对阻变存储器性能提升研究》一文中研究指出随着科学技术的不断进步,我们已经进入了一个信息产业规模化的时期,信息存储技术已经渗透到了各行各业。阻变存储器(RRAM)因具备简单的结构、高存储密度、低功耗、运行速度快的特点而被广泛关注,并且RRAM在信息存储、逻辑运算、神经突触模拟等方面具有巨大的应用潜力。阻变存储器具有金属-半导体-金属(Metal-Insulator-Metal)的MIM“叁明治”结构,其中Metal层为顶电极和底电极,Insulator层为夹在两电极中间的阻变绝缘层材料。目前,由金属阳离子和氧空位所构成的导电细丝的通断被广泛认为是RRAM器件的阻变机制。由于简单的叁层结构,导电细丝的形成与断裂的位置、尺寸、和微观形貌具有很大的随机性,从而直接影响了RRAM的运行稳定性。通常的解决办法是改造传统器件结构模型,使内部电场的分布更加局域化,减小导电细丝生长的随机性,提高RRAM器件稳定性。而非晶碳(a-C)材料作为一种内部结构可调性的环保材料,可以利用其石墨化的特点,制备出具有良好导电性的纳米级岛状石墨(Graphite microislands,GMs)薄膜,将其运用到RRAM性能提升的研究中。本文将利用非晶碳石墨化的调控手段,对制备高稳定性RRAM的方法进行探索,主要研究内容如下:1.利用金属铜(Cu)和镍(Ni)对非晶碳薄膜进行催化工艺调控,实现非晶碳向石墨化的转变。随后控制不同的退火温度、碳层厚度,对非晶碳材料石墨化程度进行了详细调控。通过一系列实验数据分析,表明金属Ni是优良的非晶碳石墨化催化剂。并利用Ni对非晶碳进行催化,制备出具有良好导电性的GMs薄膜,为后期调控RRAM器件提供材料基础;2.开展非晶碳石墨化对RRAM性能提升的研究。非晶碳石墨化获得的GMs薄膜作为RRAM器件插层置于底电极与阻变层之间,利用GMs能够局域电场的作用,从而提升RRAM运行的稳定性。为了验证该方法的普适性,我们将GMs薄膜插层分别运用到碳基RRAM和金属氧化物RRAM器件中。我们制备了Cu/a-C/GMs/Ni和Au/Ta_2O_5/GMs/Ni的改良RRAM器件,同时,为了对比研究我们也制作了Cu/a-C/Ni和Au/Ta_2O_5/Ni对比器件;然后分别对改良前后的器件进行详细测试,将测试结果进行对比分析,验证了当有GMs存在时,具有尖端导电的石墨会起到局域电场的作用。有效的减弱器件中导电细丝生长的随机性,使RRAM在运行过程中表现出良好的稳定性和循环耐久性,本工作为改善RRAM的性能研究提供了一种有效方法。(本文来源于《东北师范大学》期刊2019-05-01）
贺安鹏[5]（2019）在《P型非晶碳薄膜/钛酸锶表面电子气异质结光致负磁电阻的特性研究》一文中研究指出铝酸镧(LaAlO_3,LAO)与钛酸锶(SrTiO_3,STO)均是钙钛矿结构的绝缘氧化物。近年来,研究人员在LAO/STO异质结界面诱发出高浓度的电子气,其拥有量子霍尔效应、磁电阻、超导等绝缘氧化物所不具备的物理特性。而另一种制备电子气的方法是通过Ar~+轰击STO在其表面诱发氧空位,其产生的电子气与LAO/STO界面电子气具有许多相似的物理特性,如磁电阻、持续光电导效应等。尽管电子气是电子导电体系(n型),直到目前尚没有研究表明它可与p型材料构成p-n结。一个主要的难点是电子气一般隐藏在界面之中,很难与其它材料形成接触。而Ar~+轰击制备的STO表面电子气(STO surface electron gas,SSEG)恰恰能解决该问题。因此本研究主要关注于利用该方法构建p-n结及其相关的物理特性。SSEG通过Ar~+轰击单晶STO(100)制备。经200 V与400 V电压加速的Ar~+轰击STO制备了载流子面密度(n_s)不同的SSEG,尽管n_s更小的SSEG展现出更低的迁移率,但它们都表现出金属行为。在n_s不同的SSEG中研究了光与磁电阻、磁与光电导效应的关系。实验结果表明:光照射在较小n_s的样品中表现出对正磁电阻的增益效果,而在较大的n_s样品中将抑制正磁电阻效应;在磁场的作用下,n_s更小的SSEG的光电导效应会被轻微的抑制,而n_s更大的SSEG的光电导效应被显着增强。本研究开发了一种简单、普适的Ar~+辐射方法用于p型非晶碳薄膜(p-type amorphous carbon film,p-a-C)/SSEG(p-a-C/SSEG)p-n结的构建,该方法还适用于SSEG与其它p型半导体材料p-n结的制备。之后在低温环境下研究了p-n结在黑暗和光辐射下的磁电阻特性,随着激光器的开启,p-n结从正磁电阻态演变为负磁电阻态。此外,光功率密度的改变只影响正磁电阻态转变到负磁电阻态所需的时间,而不改变最终的负磁电阻态。另一个非常有趣的现象是:p-a-C/SSEG异质结在经历一个光脉冲转变为负磁电阻态后,在无光条件下仍然保持着负磁电阻态,这表明该p-n结对光信号具有长期记忆能力,并且在去掉外加磁场后就可以转变为正磁电阻态。因此,p-a-C/SSEG异质结在可擦写光记忆存储器件方面具有应用前景。(本文来源于《苏州科技大学》期刊2019-04-01）
魏菁,李汉超,柯培玲,汪爱英[6]（2018）在《不同厚度四面体非晶碳薄膜的高通量制备及表征》一文中研究指出材料基因组工程能大幅度提高材料研发速度,降低材料研发成本,近年来受到广泛关注。本研究采用高通量制备工艺,结合碳等离子体束流和基片位置的调控,利用自主设计研制的45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧设备,沉积了厚度为4.7～183 nm的系列四面体非晶碳(ta-C)薄膜,使用椭偏仪、原子力显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)表征了厚度对ta-C薄膜表面粗糙度、微结构和原子键态的影响。结果表明:通过碳等离子体束流和基片位置的调控,实现了不同厚度ta-C薄膜的高通量制备。尽管膜厚不同,所制备的ta-C薄膜均具有几乎不变的光滑表面(R_a=(0.38±0.02) nm)和色散值(Disp(G)),说明不同厚度ta-C薄膜的sp~3含量、sp~2团簇尺寸保持相对稳定。XPS结果进一步证实ta-C薄膜的sp3相对含量均维持在(55±5)%。此外,不同厚度ta-C薄膜的光学带隙E_(opt)均保持在(1.02±0.08)eV。相关结果为设计制备结构和光学性能可控的不同厚度ta-C薄膜提供了一种新思路。(本文来源于《无机材料学报》期刊2018年11期）
李玉婷,代明江,李洪,林松盛,石倩[7]（2018）在《真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能》一文中研究指出以真空阴极多弧离子镀技术在P(100)型单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。用扫描电镜(SEM)测量薄膜厚度,并观察其表面及断面形貌;用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的相组成;用拉曼光谱标定薄膜中的sp3键和sp2键;用轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度;用划痕法和压痕法测试了膜/基结合强度。在0.5~1.5μm的厚度范围内,随着ta-C薄膜厚度增加,薄膜的sp3键含量逐渐降低,表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,与YG6基体的结合强度不断降低。0.5μm厚的ta-C薄膜具有最小的表面粗糙度(0.17μm),最高的结合强度(剥离时的临界载荷为61 N,压痕等级为HF2),表现出最优的综合力学性能。(本文来源于《电镀与涂饰》期刊2018年16期）
陶冶[8]（2018）在《非晶碳薄膜的微结构调控及其在阻变存储器中的应用研究》一文中研究指出阻变随机存储器(ReRAM),由于其优异的器件性能极有潜力成为下一代非易失性存储器:结构简单、尺寸缩减能力强、超快的操作速度以及低功耗运行等,是目前国内外的研究前沿。ReRAM具有Metal/Insulator/Metal的“叁明治”器件结构,其中,阻变绝缘层的材料性质和金属电极与绝缘层之间的界面特征均是决定器件单元阻变性能的关键。因此,对阻变层材料的选择、调控和其与电极之间的界面优化是本领域的核心课题。虽然阻变存储单元电阻转变的微观物理机制仍然存在争议,但普遍认为由金属阳离子(电化学金属化类型)和氧离子(价态变化类型)的迁移所致的导电细丝形成和断裂是发生阻变现象的物理根源。然而,从电极和阻变层界面开始成核、生长、直至贯穿整个阻变绝缘层,导电细丝的位置、尺寸和微观形貌存在较大随机性,导致出现一系列可靠性问题。本论文从阻变存储单元现存的核心问题出发,利用非晶碳材料的微结构调控手段,在阻变特性的调控及阻变机制方面展开了相关研究工作,并在阻变存储器多功能化拓展方面做了一定探索。主要研究内容如下:1.氮掺杂非晶碳(a-C:N)退火工艺制备多孔薄膜结构,以调控阻变存储器导电通道几何形貌。(i)首先,探讨了Cu基非晶碳电化学金属化阻变器件转变参数波动性大的主要原因(时间cycle-to-cycle、空间device-to-device),得出了初始化过程(forming operation)与器件后续运行情况存在特定关系的结论;(ii)利用不同掺氮量的a-C:N薄膜高温退火工艺产生孔洞尺寸连续可调的性质,探究了预制导电通道尺寸对阻变性能的影响;(iii)提出了双层多孔非晶碳器件结构,对预制金属导电细丝进行细致微调控,从而免除了器件单元初始化过程,提升了阻变均一性,并在10~5次脉冲循环耐久测试下未见明显衰退,展现了高度的可靠性。2.非晶碳薄膜材料内部sp~2团簇尺寸调控,以促进阻变存储器转变均一性及其在抗干扰方面的应用拓展。先前报道的促进存储器单元阻变均一性的工作基本围绕着电极形貌工程、纳米粒子包埋等手段进行,阻变层本身的调控鲜有报道。而本部分工作主要围绕着非晶碳薄膜材料的退火特性研究(400°C以下)。通过对非晶碳薄膜sp~2团簇尺寸的调控,从而促进器件单元的阻变性能。并利用此性质在抗干扰阻变存储器方面进行了探索:得到了开启电压均值8.9 V并需要大操作电流的WORM类型阻变器件。3.非晶碳低温石墨化工艺制备山峰状褶皱碳薄膜,以调控局域电场提升阻变存储器可靠性。(i)进一步提高非晶碳的退火温度到500°C,我们制备出具有山峰状形貌的碳层。详细的AFM、XRD、XPS和Raman表征手段表明:具有高sp~2比例的非晶碳可以实现低温石墨化;(ii)利用此山峰状石墨化碳(MSGC)作为插层构筑了Cu/a-C/MSGC interlayer/Pt器件,展现了优异的转变性能。为了验证其普适性,在氧化物基阻变存储单元也进行了相关尝试。MSGC所具有的纳米量级尖端在阻变过程中提供了电场增强位点,很大程度上局域了转变位置,从而提高了参数均一性。此外,碳层在器件单元转变过程中对缺陷的收纳和供给保证了其低衰退循环耐久特性。因此,此MSGC插层的应用为阻变存储器可靠性提升提供了一种可大面积制备的、有效的、普适的技术手段。4.氧等离子体处理非晶碳薄膜调控纵向含氧碳键梯度,以实现自生电读取阻变存储器。本部分工作基于氧等离子体处理技术对非晶碳表面含氧碳键进行调控:引入O-C-O、O-C=O等。通过XPS纵向挖层手段、不同W电极沉积厚度的XPS W4f信号分析以及截面TEM+EDS能谱测试确定了此种可反复擦写的自生电读取阻变存储器器件结构。非晶碳薄膜含氧碳键的引入致使湿度条件下的水合官能团自发电离,导致质子(H~+)纵向的梯度扩散,从而产生开路电压和短路电流,实现了阻变器件的自生电读取功能。(本文来源于《东北师范大学》期刊2018-05-01）
李玉婷,代明江,李洪,林松盛,侯惠君[9]（2017）在《薄膜厚度对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响》一文中研究指出四面体非晶碳(ta-C)薄膜具有高硬度和弹性模量、优异的耐磨性和抗蚀性、高热导率和电阻率以及良好的化学惰性等优异性质,己成为刀具用硬质合金表面的理想涂层材料。本文采用多弧离子镀技术在P(100)单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备ta-C薄膜,研究沉积时间(19、27、35、47min)对ta-C薄膜结构和性能的影响。利用表面轮廓仪对薄膜粗糙度进行测量,利用扫描电镜对薄膜表面、截面形貌进行表征及对薄膜厚度进行测量,利用划痕试验仪对薄膜的膜/基结合力进行测试,利用洛氏硬度计对薄膜脆性及结合力进行测试表征,采用拉曼光谱和XPS对薄膜sp~3键含量进行标定。结果表明,随着薄膜厚度增加(0.5~1.4μm);表征sp~3键含量的I_D/I_G值增加,sp~3键的含量逐渐降低;硬质合金基体与ta-C薄膜之间的结合力降低,19min时,ta-C薄膜与基体具有最高的结合力60N;薄膜韧性逐渐降低(HF2~HF5);薄膜表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,19min时薄膜具有最小的表面粗糙度0.13岬。随着ta-C薄膜厚度的增加,膜层内部应力逐渐增大,致薄膜与基体的结合力及韧性降低;sp~3键的含量降低可能是部分亚稳态sp~3键转变为稳态的sp~2键。(本文来源于《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会论文集》期刊2017-12-28）
刘青康,宋文平,黄其涛,张广玉,侯珍秀[10]（2017）在《热辅助存储磁盘硅掺杂非晶碳薄膜氧化的ReaxFF反应力场分子动力学模拟（英文）》一文中研究指出热辅助磁存储技术是一种提高磁盘存储面密度到1 Tb·in~(-2)的方法,在数据写入过程中的激光局部加热会使磁盘非晶碳薄膜氧化。本文采用Reax FF反应力场分子动力学方法,建立硅掺杂非晶碳(a-C:Si)薄膜在激光诱导氧化的模型,从原子尺度分析a-C:Si薄膜的结构变化、氧化过程,确定了氧化机理以及激光加热次数对氧化的影响规律。a-C:Si薄膜的氧化发生在加热阶段和初始降温阶段,在加热过程中a-C:Si薄膜的体积扩张和降温过程中原子应变引起碳原子团簇,均使薄膜中sp~2碳含量增加。随着加热次数的增加,表面未饱和原子数量减少和氧原子低扩散率使薄膜氧化速率逐渐降低。此外,非晶薄膜的表面缺陷使分子氧成为氧化剂,表面原子剪切应变使Si―O―O―Si链中O―O键断裂,重构氧化表面,进而促进a-C:Si薄膜的氧化。(本文来源于《物理化学学报》期刊2017年12期）
非晶碳薄膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为一种非晶半导体材料,非晶碳(a-C)薄膜具有宽光谱透过率、高抗激光损伤阈值、可在准金属与绝缘体之间变化的电学特性,具有比传统Si材料更优异的机械性能,可用于制作压阻传感器、场发射电极、红外探测和光学窗口等光电器件。为了研究sp2/sp3比值和sp2团簇尺寸对光电性能的影响,我们采用磁控溅射方法制备了一系列无氢非晶碳薄膜,研究了沉积温度对其结构和光电性能的影响。结果表明,所有薄膜在紫外和可见光波段均表现出较强的光吸收,在200～750nm波长范围内透过率小于5%,且在5～350k温度范围内表现出典型的半导体特性,即在较高温度下有着较低的电阻率。此外,随着沉积温度的升高,它们的透射率、光学带隙、电阻率和活化能都呈现出相似的变化趋势,这与a-C薄膜中sp2/sp3比值和sp2团簇的尺寸变化有着紧密的联系。本文为a-C薄膜的光电应用提供了一条新的调控薄膜光电性能的思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
非晶碳薄膜论文参考文献
[1].郭鹏,马鑫,陈仁德,张琪,赵玉龙.非晶碳薄膜载流子输运和压阻行为研究[C].TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集.2019
[2].李昊,郭鹏,张栋,陈仁德,左潇.sp~2含量与团簇尺寸调控对非晶碳薄膜光电性能的影响[C].TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集.2019
[3].左潇,孙丽丽,汪爱英,柯培玲.高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜研究进展[J].表面技术.2019
[4].丁文涛.非晶碳薄膜石墨化的形貌调控及其对阻变存储器性能提升研究[D].东北师范大学.2019
[5].贺安鹏.P型非晶碳薄膜/钛酸锶表面电子气异质结光致负磁电阻的特性研究[D].苏州科技大学.2019
[6].魏菁,李汉超,柯培玲,汪爱英.不同厚度四面体非晶碳薄膜的高通量制备及表征[J].无机材料学报.2018
[7].李玉婷,代明江,李洪,林松盛,石倩.真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能[J].电镀与涂饰.2018
[8].陶冶.非晶碳薄膜的微结构调控及其在阻变存储器中的应用研究[D].东北师范大学.2018
[9].李玉婷,代明江,李洪,林松盛,侯惠君.薄膜厚度对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响[C].粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会论文集.2017
[10].刘青康,宋文平,黄其涛,张广玉,侯珍秀.热辅助存储磁盘硅掺杂非晶碳薄膜氧化的ReaxFF反应力场分子动力学模拟（英文）[J].物理化学学报.2017