ผลของอัตราส่วนผสมระหว่างก๊าซมีเทนกับก๊าซไฮโดรเจนต่อปริมาณธาตุไฮโดรเจนในฟิล์มไฮโดรจิเนทเตด อะมอร์ฟัสคาร์บอน

Abstract

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมฟิล์มบางไฮโดรจิเนทเตด อะมอร์ฟัสคาร์บอนลงบนกระจกสไลด์ โดยใช้ระบบตกสะสมไอเชิงเคมีกระตุ้นให้เกิดพลาสมาด้วยคลื่นวิทยุบนแผ่นคู่ควบความจุไฟฟ้าใช้ก๊าซตั้งต้นมีเทน และก๊าซไฮโดรเจนในอัตราส่วนที่ต่างกัน จากนั้นนำฟิล์มไปวัดพิสูจน์เอกลักษณ์โดยใช้ รามานสเปกโทรสโกปี โดยใช้แสงเลเซอร์ความยาวคลื่น 514.5 nm  พบตำแหน่งยอดคลื่น D ที่ตำแหน่ง 1357 ±17 cm^-1 และตำแหน่งยอดคลื่น G ที่ตำแหน่ง 1545 ±8  cm^-1 ค่าอัตราส่วน I_D/I_G มีค่าต่ำสุดที่ 0.59-0.68 จากฟิล์มเงื่อนไข CH₄/H₂=18.9/31.1 โดยมีค่า FWHM สูงสุดอยู่ระหว่าง 140-148 cm^-1 ซึ่งบ่งชี้สมบัติที่คล้ายเพชรมากที่สุด ปริมาณธาตุไฮโดรเจนหาจากวิธีการเทียบค่าการวาวแสงจากสเปกตรัมรามาน สมบัติเชิงแสงจากเครื่อง UV-visible spectroscopy ทำให้ ทราบค่าช่องว่างพลังงานของฟิล์มที่สังเคราะห์มีค่าระหว่าง 1.19-1.45 eV และทำให้ทราบได้ว่าฟิล์มไฮโดรจิเนทเตด อะมอร์ฟัสคาร์บอนที่สังเคราะห์ด้วยเงื่อนไขอัตราส่วนก๊าซมีเทนต่อก๊าซไฮโดรเจนประมาณ 2/3 ไม่ใช่ฟิล์มที่มีสมบัติคล้ายพอลิเมอร์

คำสำคัญ: รามานสเปกตรัม; อัตราส่วน I_D/I_G; ไฮโดรจิเนทเตด อะมอร์ฟัสคาร์บอน; อัตราส่วนผสมก๊าซมีเทนต่อไฮโดรเจน

Abstract

Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin films were prepared on glass slide substrates by capacitively coupled radio-frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) system using methane with various  hydrogen mixes as source gases. The films were then analyzed by Laser Raman Spectroscopy (LRS) at excitation wavelength of 514.5 nm and it was found from the spectra that the D peaks were situated at around 1357 ±17 cm-1 and G peaks were around 1545 ±8 cm-1. The spectrum corresponding low intensity ratio (ID/IG) of 0.59-0.68 was obtained from

The widest Full Width at Half Maximum (FWHM) of 140-148 cm-1 showed the highest diamond-like property of the film was also received. Hydrogen contents were calculated empirically using photoluminescence of the Raman spectrum background which indicated 24.5-33.8% of hydrogen contained in prepared films. UV-visible spectroscopy revealed the energy gaps of the prepared films were 1.19-1.45 eV. It is clear that the prepared film with CH₄/H₂ ≈ 2/3 condition is absolutely not a polymer-like hydrogenated amorphous carbon film.

Keywords: Raman spectra; I_D/I_G; hydrogenated amorphous carbon; CH₄/H₂