LI Yujun, Tel: (0937)2828412, E-mail: jgliyujun@163.com 在半導體、信息存儲等領域，元器件的小型化、功能化和集成化趨勢迫切需求超薄碳膜[1,2,3,4] H. Han等在 Si 基體沉積了厚度達3.3 nm的超薄ta-C碳膜[5] J. P. Quinn和C.Casiraghi等[6,7,8]用異面S型彎曲的FCVA方法制備出厚度為10 nm和2 nm的高質量超薄ta-C碳膜 李國卿等[4]也使用90°單彎曲磁過濾技術研究了ta-C碳膜的合成 但是，因為薄膜的厚度越來越小引起的厚度尺寸的強關聯(lián)效應和碳膜結構的復雜性，傳統(tǒng)表征方法存在一定的不足 雖然用電子能量損失譜能準確測量碳膜中的sp2C、sp3C的含量，但是測量過程復雜，還須將膜從基板上剝離 這增大了超薄ta-C碳膜的制樣難度，還可能損壞樣品 核磁共振測量法對樣品體積和厚度有特定的要求，難以精確表征超薄ta-C的碳結構 X射線光電子能譜是一種無損測量方法，但是對C1s譜峰的分峰擬合處理復雜，目前尚無統(tǒng)一的擬合標準 因此，對于厚度只有幾十到幾個納米的超薄ta-C碳膜，快速、準確測量ta-C碳膜厚度、sp3C含量以及密度以揭示薄膜內在微觀結構和表觀物化性能的演變規(guī)律，成為超薄ta-C碳膜的制備和研究物性間作用規(guī)律的關鍵[3,9] 本文使用45°雙彎曲磁過濾陰極真空電弧沉積系統(tǒng)制備不同厚度的超薄ta-C碳膜，用橢偏與分光光度計聯(lián)用、X射線反射、拉曼等測試手段測試和、表征ta-C碳膜的厚度、密度、sp3C含量以及殘余應力等參數(shù)以比較其準確性 1 實驗方法 用45°雙彎曲磁過濾陰極真空電弧(FCVA)技術制備超薄四面體非晶碳膜 厚度為525±15 μm的單面拋光的P型(100)單晶硅基體，用于測試薄膜的微觀結構和力學性能；1 mm厚的石英玻璃是橢偏測試膜厚與sp3 C含量的樣品 為了測試薄膜殘余壓應力，還加入厚度為290±15 μm的專用P型(100)單晶硅應力片 將樣品清洗后裝入腔體，通入氬氣利用弧源對樣品刻蝕10 min，弧流為55 A，彎管正偏壓為5 V，偏壓反轉時間為1.1 μs 然后降低基體負偏壓到-80 V，弧流增加到60 A，彎管正偏壓為10 V，分別沉積4、6、10、15、20 min制備薄膜樣品，靶材為純度99.999%的石墨靶 用M-20