“曼(man)”談光譜 | 熟悉(xi)又(you)陌(mo)生的(de)金剛石薄膜

壹提(ti)到(dao)金剛石這個(ge)詞想必大家都不(bu)陌(mo)生了(le)，今天要說(shuo)的(de)也(ye)是(shi)金剛石家族的(de)壹個成員(yuan)——金剛石薄膜。

什麽(me)是(shi)金剛石薄膜？

金剛石薄膜是(shi)20世(shi)紀(ji)80年(nian)代(dai)中(zhong)後(hou)期迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)壹種優良的(de)人工(gong)制(zhi)備材料(liao)。通常(chang)以甲烷(wan)、乙炔(que)等碳(tan)氫(qing)化(hua)合物(wu)為(wei)原料(liao)，用熱燈(deng)絲裂(lie)解(jie)、微(wei)波(bo)等離子體(ti)氣(qi)相(xiang)澱(dian)積、電子束離子束轟(hong)擊鍍膜等技術(shu)，在(zai)矽、碳(tan)化(hua)矽、碳(tan)化(hua)鎢、氧(yang)化鋁(lv)、石英(ying)、玻(bo)璃、鉬、鎢、鉭(tan)等各(ge)種(zhong)基板上反應生(sheng)長(chang)而(er)成(cheng)。

集(ji)諸多(duo)優點(dian)於(yu)壹身的(de)金剛石薄膜，它不(bu)僅具(ju)有(you)金剛石的(de)硬(ying)度，還有(you)良好(hao)的(de)導熱性(xing)、良好(hao)的(de)從紫(zi)外到(dao)紅(hong)外的(de)光學(xue)透(tou)明(ming)性(xing)以及高(gao)度(du)的(de)化學(xue)穩定性(xing)。在(zai)半導(dao)體、光(guang)學(xue)、航(hang)天航(hang)空(kong)工(gong)業和大規(gui)模(mo)集成(cheng)電路(lu)等領(ling)域擁有(you)廣(guang)泛的(de)應用前景。至(zhi)今(jin)為止，已在(zai)硬(ying)質切(qie)削刀(dao)具(ju)、X射線窗(chuang)口(kou)材料(liao)、貴重軟(ruan)質物質保(bao)護(hu)塗(tu)層等應(ying)用中(zhong)具(ju)有(you)出(chu)色的(de)表(biao)現。

隨著金剛石薄膜的(de)研(yan)發(fa)需求(qiu)和(he)生產規模(mo)不斷(duan)壯(zhuang)大(da)，是(shi)否(fou)有(you)壹套可(ke)靠的(de)表(biao)征(zheng)方法(fa)呢(ne)？

當(dang)然(ran)有(you)！

拉(la)曼(man)光譜用於(yu)碳(tan)材料(liao)的(de)分析(xi)已有(you)四(si)十多(duo)年(nian)，時至(zhi)今日(ri)也(ye)形(xing)成了(le)很(hen)多(duo)比較完善(shan)的(de)理論(lun)。對(dui)於(yu)不同(tong)形(xing)式的(de)碳(tan)材料(liao)，如金剛石、石墨(mo)、富(fu)勒烯等，其(qi)拉(la)曼(man)光譜具(ju)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)特(te)征(zheng)譜線差異(yi)。

此(ci)外，拉(la)曼(man)光譜測(ce)試是(shi)非(fei)破壞性(xing)的(de)，對樣(yang)品沒有(you)太(tai)多(duo)要求(qiu)，不需要(yao)前處理(li)過(guo)程(cheng)，可(ke)以直接檢測(ce)片(pian)狀(zhuang)、固(gu)體(ti)、微(wei)粉、薄膜等各(ge)種(zhong)形(xing)態的(de)樣品。

金剛石薄膜的(de)應力(li)值是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)質量指標(biao)。金剛石薄膜和基體之(zhi)間熱膨(peng)脹(zhang)的(de)差異(yi)以及其(qi)他(ta)效應(ying)（如點陣(zhen)錯配、晶粒(li)邊界(jie)的(de)成鍵(jian)和薄膜生長(chang)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)成鍵(jian)變化(hua)等）導(dao)致(zhi)了(le)生長(chang)後(hou)的(de)薄膜存在(zai)殘(can)余(yu)應(ying)力(li)。典(dian)型可(ke)見(jian)光(guang)激光激發的(de)拉(la)曼(man)光譜在(zai)1000-2000cm-1包(bao)含了金剛石薄膜的(de)應力(li)信(xin)息。對(dui)於(yu)較小的(de)應力(li)，拉(la)曼(man)譜圖表(biao)現為偏(pian)離本(ben)征(zheng)頻率(lv)的(de)壹個單峰，並(bing)且譜峰會(hui)變寬(kuan)。在(zai)高(gao)達(da)140GPa的(de)壓力(li)下(xia)，拉(la)曼(man)位移(yi)甚至能夠偏(pian)移(yi)到(dao)1650cm-1，與此同(tong)時(shi)線寬增加了2cm-1。

下(xia)圖是(shi)安東(dong)帕(pa)Cora5001拉(la)曼(man)光譜儀檢測(ce)的(de)壹張典(dian)型的(de)非有(you)意摻(chan)雜的(de)金剛石薄膜的(de)拉(la)曼(man)譜圖。

安東(dong)帕(pa)Cora5001拉(la)曼(man)光譜儀

Cora 5001系列(lie)拉(la)曼(man)光譜儀在(zai)金剛石材料(liao)的(de)檢測(ce)中(zhong)具(ju)備很大(da)優(you)勢：

• 碳(tan)材料(liao)分析(xi)模(mo)式：智(zhi)能分析(xi)軟(ruan)件中(zhong)的(de)Carbon Analysis Model可(ke)以自(zi)動進行尋(xun)峰、進(jin)行峰形(xing)擬合，再(zai)計(ji)算碳(tan)材料(liao)特(te)征(zheng)拉(la)曼(man)峰的(de)信息。

  
  

• 壹級激光：金剛石材料(liao)的(de)拉(la)曼(man)檢測(ce)多(duo)使(shi)用532nm激發，有(you)時(shi)也(ye)需要(yao)使(shi)用785nm激光激發，Cora5001可(ke)以做到壹級激光的(de)安全性(xing)能。

  
  

• 自(zi)動聚焦：Cora5001 （Direct）樣品倉(cang)室(shi)內(nei)配置(zhi)了(le)自(zi)動聚焦調整樣(yang)品臺，根(gen)據儀(yi)器自(zi)帶(dai)的(de)聚焦算法(fa)可(ke)以輕(qing)松(song)實(shi)現(xian)聚焦，使(shi)拉(la)曼(man)測(ce)試變得(de)簡(jian)單便(bian)捷。

  
  

• 雙波(bo)長(chang)可(ke)選(xuan)：金剛石家族的(de)拉(la)曼(man)光譜與入射激光波(bo)長(chang)密切(qie)相關，多(duo)壹種波(bo)長(chang)選(xuan)擇(ze)也(ye)許會(hui)得(de)到(dao)不同(tong)的(de)信息，這(zhe)為(wei)信息互(hu)補提(ti)供(gong)必要條(tiao)件。“雙波(bo)長(chang)拉(la)曼(man)"每個波(bo)長(chang)都配置(zhi)獨(du)立的(de)光譜(pu)系(xi)統，只需按(an)壹下(xia)按(an)鍵(jian)即可(ke)從壹個波(bo)長(chang)輕(qing)松(song)切(qie)換(huan)到另壹個波(bo)長(chang)，無(wu)需額(e)外調(tiao)整(zheng)樣(yang)品。