Study on the properties of modified amorphous carbon thin films deposited by PECVD.

STOICA, Adrian; Valentin MOCANU; Magdaléna KADLEČÍKOVÁ; Vratislav PEŘINA; Petr KLAPETEK; Daniel FRANTA; David NEČAS; Pavel SLAVÍČEK and Vilma BURŠÍKOVÁ. Study on the properties of modified amorphous carbon thin films deposited by PECVD. In Twefth International Conference on Plasma Surface Engineering. 2010.

Basic information

Original name

Study on the properties of modified amorphous carbon thin films deposited by PECVD.

Name in Czech

Studie o vlastnostech modifikovaného filmů amorfního uhlíku tenký uloženy PECVD.

Authors

STOICA, Adrian; Valentin MOCANU; Magdaléna KADLEČÍKOVÁ; Vratislav PEŘINA; Petr KLAPETEK; Daniel FRANTA; David NEČAS; Pavel SLAVÍČEK and Vilma BURŠÍKOVÁ

Edition

Twefth International Conference on Plasma Surface Engineering, 2010

---

Other information

Language

English

Type of outcome

Conference abstract

Field of Study

10305 Fluids and plasma physics

Country of publisher

Romania

Confidentiality degree

is not subject to a state or trade secret

References:

program

Organization unit

Faculty of Science

Keywords (in Czech)

RF-PECVD, amorfní uhlík, ochranné nátěry, DLC, modifikace.

Keywords in English

RF-PECVD, amorphous carbon, protective coatings, DLC, modification.

---

Abstract

In the original language

Amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) layers are frequently deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) processes. This technology is very promising because of its high control of film quality, its easy integration in current technologies, its low cost, high efficiency and reproducibility. Radio frequency PECVD techniques are accepted as the most popular laboratory method to prepare hydrogenated DLC films from a hydrocarbon precursor. Moreover, in the recent years hydrogenated carbon thin films (HDLC) have attracted increased attention due to their extraordinary physical and chemical properties that are promising for a wide range of applications. The aim of this work is to characterize and compare the properties of HDLC as well as deuterated carbon thin films (DDLC) deposited by RF-PECVD from two different precursor mixtures methane/hydrogen (CH4/H2) and methane/deuterium (CH4/D2) on single crystalline silicon, glass and polycarbonate substrates.The experiments were performed at the same deposition parameters, changing only the precursor gas mixtures. The mechanical tests were performed mainly using depth sensing indentation method. We focused our attention on the following coating properties: hardness, elastic modulus, fracture toughness, film-substrate adhesion. The characterization of the thin films surface was done by contact angle measurements and surface energy calculation. Moreover, we studied the effect of the internal stress on the indentation response of the film-substrate systems. The layer composition was investigated by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) in combination with elastic recoil detection analysis (ERDA). The results will be completed by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and optical studies (ellipsometry and spectrophotometry measurements) on the given samples. Raman spectroscopy is conveniently employed to study the phenomena in these materials at the sub-microscale levels. Advanced plasma diagnostics were performed by means of optical emission spectroscopy (OES).

In Czech

Amorfní hydrogenované uhlíkové (aC: H) vrstvy jsou často uloženy plazmou zvýšenou chemickou depozici (PECVD) procesy. Tato technologie je velmi slibné, protože má vysoký kontroly kvality filmu, jeho snadné integraci do stávající technologie, její nízké náklady, vysokou účinnost a reprodukovatelnost. Rádiových frekvencí PECVD techniky jsou přijímány jako nejpopulárnější laboratorní metoda k přípravě hydrogenovaných DLC filmů z uhlovodíkových předchůdce. Navíc, v posledních letech hydrogenovaných uhlíkových tenkých vrstev (HDLC) přilákaly zvýšenou pozornost vzhledem k jejich výjimečné fyzikální a chemické vlastnosti, které jsou slibné pro širokou škálu aplikací. Cílem této práce je charakterizovat a porovnat vlastnosti HDLC, stejně jako deuterovaný uhlíkových tenkých vrstev (DDLC) uloženy RF-PECVD z dvou různých směsí metan předchůdce / vodík (CH4/H2) a metan / deuterium (CH4/D2 ) na jedné krystalického křemíku, skla a polykarbonátu substrátů. Experimenty byly provedeny na stejné depozičních parametrů, mění se pouze směsi předchůdce plynu.mechanické zkoušky byly provedeny převážně za použití hloubková snímací odsazení metody. Jsme zaměřili svoji pozornost na následující vrstva vlastnosti: tvrdost, modul pružnosti, lomová houževnatost, film-substrát přilnavost.charakterizace tenkých vrstev povrchu bylo provedeno měření kontaktních úhlů a povrchových výpočet energie. Navíc jsme studovali vliv vnitřního napětí na odsazení reakcí na film-substrát. Složení vrstev bylo vyšetřován Rutherford backscattering (RBS) v kombinaci s pružným zpětným rázem Detekční analýzu (ERDA). Výsledky budou dokončeny do mikroskopie atomárních sil (AFM), skenovací elektronová mikroskopie (SEM) a optické studií (elipsometrie a spektrofotometrie měření) na daném vzorku. Ramanova spektroskopie je zaměstnán pohodlně studovat jevy v těchto materiálech na sub-mikro úrovni. Pokročilé diagnostiky plazmatu byly provedeny pomocí optické emisní spektroskopie (OES).