一种非晶导电碳膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子薄膜材料技术领域，具体涉及一种非晶导电碳膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体工业的发展，缩小器件的尺寸成为了半导体工业继续推进的重点与难点，因此，进一步缩小器件尺寸的纳电子学就受到了科学界的广泛重视；碳材料作为纳电子器件的主流材料，其频率范围、电和散热等性能优异。
[0003]目前，石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管是常见的碳材料；非晶碳薄膜是一种用于纳电子器件制备的新型碳材料，因其具有较好的物理、化学性能而备受关注；然而在实际生产中，非晶碳薄膜的制备存在工艺复杂、工艺参数不易控制，且制备过程中需要使用昂贵的仪器设备，生产成本高等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种非晶导电碳膜的制备方法，解决了现有非晶碳薄膜制备过程中工艺复杂、工艺参数不易控制，且需要使用昂贵的仪器设备、生产成本高的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案是，一种非晶导电碳膜的制备方法，采用蒸镀仪进行制备，具体过程为:
[0006]步骤1，在室温下，将碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的基板放在基片托片上固定;
[0007]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至40?50A，进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得非晶导电碳膜。
[0008]本发明的特征还在于，
[0009]步骤I中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成，碳绳长度为I厘米。
[0010]步骤I中，基板为非晶硅基板、Pt导电基板或FTO导电基板中的一种。
[0011]步骤I中，基板的清洗过程为:将基板放入丙酮中超声清洗3?8min，随后放入无水乙醇中超声清洗3?8min，最后用去离子水冲洗2?3次。
[0012]步骤2中，蒸镀环境为:在空气气氛条件下，真空度为I X 10 2Pa ;或Ar气氛条件下，真空度为5 X 10 2Pa ;或N2气氛条件下，真空度为5 X 10 2Pa。
[0013]本发明的有益效果是，利用蒸镀仪进行非晶导电碳膜的制备，不需要复杂、昂贵的设备，且制备工艺简便、工艺参数易于控制，能大大地降低生产成本；此外，本发明方法可在不同的基板以及不同的沉积气氛下制备出薄膜质量较好的非晶导电碳膜。
【附图说明】
[0014]图1是实施例1制备得到的非晶导电碳膜的原子力显微镜微观形貌图；
[0015]图2是实施例2制备得到的非晶导电碳膜的原子力显微镜微观形貌图；
[0016]图3是实施例3制备得到的非晶导电碳膜的原子力显微镜微观形貌图；
[0017]图4是实施例4制备得到的非晶导电碳膜的原子力显微镜微观形貌图；
[0018]图5是实施例5制备得到的非晶导电碳膜的原子力显微镜微观形貌图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0020]实施例1
[0021]步骤1，在室温下，将长度为I厘米的碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的非晶硅基板放在基片托片上固定；其中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成；基板的清洗过程为:将基板放入丙酮中超声清洗3min，随后放入无水乙醇中超声清洗3min，最后用去离子水冲洗2次。
[0022]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至40A，在空气气氛条件下，真空度为1X10 2Pa的环境中进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得厚度为220nm的非晶导电碳膜。
[0023]本实施例所得非晶导电碳膜原子力显微镜图像如图1所示，从图中可以看出所制备的非晶碳膜表面是由大量尺寸不同的微粒构成，表面平整，表面质量较高；微粒的尺寸约为在10nm，高度在5nm左右；经过软件的分析样品的表面均方根粗糙度(RMS)为0.380nm。
[0024]实施例2
[0025]步骤1，在室温下，将长度为I厘米的碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的Pt导电基板放在基片托片上固定；其中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成；基板的清洗过程为:将基板放入丙酮中超声清洗5min，随后放入无水乙醇中超声清洗5min，最后用去离子水冲洗3次。
[0026]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至40A，在空气气氛条件下，真空度为1X10 2Pa的环境中进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得厚度为200nm的非晶导电碳膜。
[0027]本实施例所得非晶导电碳膜原子力显微镜图像如图2所示，从图中可以看出，所制备的非晶碳膜表面是由大量尺寸不同的微粒构成，表面平整，表面质量较高。微粒的尺寸在10nm之间，高度在1nm左右；非晶碳膜样品的表面均方根粗糙度(RMS)为1.645nm。
[0028]实施例3
[0029]步骤I，在室温下，将长度为I厘米的碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的FTO导电基板放在基片托片上固定；其中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成；基板的清洗过程为:将FTO导电基板放入丙酮中超声清洗8min，随后放入无水乙醇中超声清洗8min，最后用去离子水冲洗3次。
[0030]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至50A，在空气气氛条件下，真空度为1X10 2Pa的环境中进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得厚度为210nm的非晶导电碳膜。
[0031]本实施例所得非晶导电碳膜原子力显微镜图像如图3所示，从图中可以看出，所制备的非晶碳膜表面是由大量尺寸不同的微粒构成，表面平整，表面质量较高。微粒的尺寸在200nm之间，高度在60nm左右。非晶碳膜样品的表面均方根粗糙度(RMS)为2.213nm。
[0032]实施例4
[0033]步骤1，在室温下，将长度为I厘米的碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的非晶娃基板放在基片托片上固定；其中，碳绳由纯度99 %、直径为2晕米的石墨纤维制成；基板的清洗过程为:将非晶硅基板放入丙酮中超声清洗5min，随后放入无水乙醇中超声清洗5min，最后用去离子水冲洗3次。
[0034]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至50A，Ar气氛条件下，真空度为5X10 2Pa环境中进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得厚度为190nm的非晶导电碳膜。
[0035]本实施例所得非晶导电碳膜原子力显微镜图像如图4所示，从图中可以看出，所制备的非晶碳膜表面是由大量尺寸不同的微粒构成，表面平整，表面质量较高。微粒的尺寸在lOOnm，高度在1nm左右。非晶碳膜样品的表面均方根粗糙度(RMS)为1.706nm。
[0036]实施例5
[0037]步骤1，在室温下，将长度为I厘米的碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的非晶硅基板放在基片托片上固定；其中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成；基板的清洗过程为:将基板放入丙酮中超声清洗4min，随后放入无水乙醇中超声清洗4min，最后用去离子水冲洗2次。
[0038]步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至40A，在N2气氛条件下，真空度为5 X 10 2Pa环境中进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得厚度为200nm的非晶导电碳膜。
[0039]本实施例所得非晶导电碳膜原子力显微镜图像如图5所示，从图中可以看出，所制备的非晶碳膜表面是由大量尺寸不同的微粒构成，表面平整，表面质量较高。微粒的尺寸在10nm左右，高度在50nm左右。非晶碳膜样品的表面均方根粗糙度(RMS)为1.843nm。
【主权项】
1.一种非晶导电碳膜的制备方法，其特征在于，采用蒸镀仪进行制备，具体过程为: 步骤1，在室温下，将碳绳固定在蒸发源上，随后将清洗后的基板放在基片托片上固定; 步骤2，打开蒸镀仪电源，调节蒸镀仪的电流至40?50A，进行蒸镀，碳绳断裂后，停止蒸镀，冷却后，即得非晶导电碳膜。2.根据权利要求1所述的一种非晶导电碳膜的制备方法，其特征在于，步骤I中，碳绳由纯度99%、直径为2毫米的石墨纤维制成，碳绳长度为I厘米。3.根据权利要求1所述的一种非晶导电碳膜的制备方法，其特征在于，步骤I中，基板为非晶硅基板、Pt导电基板或FTO导电基板中的一种。4.根据权利要求1所述的一种非晶导电碳膜的制备方法，其特征在于，步骤I中，基板的清洗过程为:将基板放入丙酮中超声清洗3?8min，随后放入无水乙醇中超声清洗3?8min，最后用去离子水冲洗2?3次。5.根据权利要求1所述的一种非晶导电碳膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，蒸镀环境为:在空气气氛条件下，真空度为I X 10 2Pa ;或Ar气氛条件下，真空度为5 X 10 2Pa ;或N2气氛条件下，真空度为5 X 10 2Pa0
【专利摘要】本发明公开了一种非晶导电碳膜的制备方法，采用蒸镀仪进行制备，在室温下，将碳绳固定在蒸发源上，随后将基板放入基片托片上并固定好，调节蒸镀仪的电流至40～50A，进行蒸镀，碳绳断裂，则停止蒸镀，冷却后，即得非晶导电碳膜。本发明利用蒸镀仪进行非晶导电碳膜的制备，不需要复杂、昂贵的设备，且制备工艺简便、工艺参数易于控制，能大大地降低生产成本；此外，本发明方法可在不同的基板以及不同的沉积气氛下制备出薄膜质量较好的非晶导电碳膜。
【IPC分类】H01L21/02
【公开号】CN105070643
【申请号】CN201510401734
【发明人】李颖, 赵高扬, 刘自成
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月9日