非晶碳薄膜(Amorphous carbon, a-C)主要由sp3雜化結構(金剛石)和sp2雜化結構(石墨)的C組成，具有高硬度、耐磨損和耐腐蝕等特性[1~3] a-C薄膜是一種非晶半導體材料，在可見光到紅外光區(qū)均具有優(yōu)異的透光性，調(diào)控sp2-C/sp3-C的比例即可將其光學帶隙從導電石墨0 eV改變到絕緣金剛石5.5 eV[4] 因此，作為一種多功能光電器件材料，a-C薄膜備受關注[5,6] 但是，這種材料本征非晶碳較高的內(nèi)應力，使膜基結合力差且熱穩(wěn)定性較低 為此，可在非晶碳中摻入金屬以調(diào)控其電學性能 改變摻入金屬的種類，還可使非晶碳具有不同的光電特性[6,7] 李曉偉等[8]計算了摻雜不同種類和含量的金屬時非晶碳的電子結構，發(fā)現(xiàn)摻入過渡金屬可降低這個體系的總畸變能量從而降低殘余應力，摻雜Cu，可使其具有Cu-C反鍵態(tài)特征 Yaremchuk等[9]用磁控濺射技術沉積了不同Cu含量的a-C: H: Cu薄膜，發(fā)現(xiàn)摻雜Cu的非晶碳具有等離子體共振效應，共振吸收峰的位置向短波方向移動 Beauty等[10]用電化學沉積制備了不同Ni含量的非晶碳薄膜，隨著Ni含量的降低，這種薄膜的光學帶隙逐漸下降 Meskinis等[11]用反應磁控濺射制備Ni摻雜非晶碳新型敏感材料，研究了Ni摻雜對其電學和壓阻性能的影響 結果表明，改變摻入Ni的含量可大范圍調(diào)控非晶碳的電阻率，Ni含量低于4%(原子分數(shù))的樣品，其壓阻系數(shù)大于3000，遠比純非晶碳和常用Si材料的高 與晶體半導體不同，非晶半導體中既有擴展態(tài)又有定域態(tài)，而定域態(tài)電子只能通過隧穿或者熱激活方式傳導[12] 非晶碳中的碳原子主要以sp2和sp3雜化的形式存在，sp2雜化碳既有σ鍵又有π鍵 位于費米能級附近的π電子決定非晶碳的電學特性[13]，而π鍵又與原子間距和配位數(shù)密切相關 非晶碳復雜的鍵態(tài)結構，使其載流子輸運機理的研究進展緩慢 Tripathi等[14]指出，純非晶碳的載流子輸運方式為Mott型變程跳躍傳導 Abdolghaderi等[15]調(diào)控非晶碳中Ag的摻入量使載流子輸運方式變?yōu)闈B流特性 萬蔡華等[16]發(fā)現(xiàn)，在非晶碳中摻入Fe使載流子的輸運方式從低溫到高溫依次從Efros-Shklovskii(ES)型變?yōu)樘S傳導(<60 K)、Mott型三維變程跳躍傳導(60~200 K)或熱激活傳導(>