Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique
Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2010
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Chulalongkorn University
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/18591 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Chulalongkorn University |
| Language: | English |
| id |
th-cuir.18591 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
th-cuir.185912012-07-25T03:03:55Z Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique การสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรบนแผ่นรองรับอลูมินา โดยเทคนิคการตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยไมโครเวฟพลาสมา Chotiwan Rattanasatien Nattaporn Tonanon Boonchoat Paosawatyanyong Chulalongkorn University. Faculty of Engineering Thin films Ceramic materials Aluminum oxide Carbon Diamonds Chemical vapor deposition Plasma-enhanced chemical vapor deposition ฟิล์มบาง วัสดุเซรามิก อะลูมินัมออกไซด์ คาร์บอน เพชร การตกสะสมไอเชิงเคมี การตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยพลาสมา Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2010 We have studied the influence of the main process parameters on the formation of the diamond-like carbon films on alumina substrates deposited by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition (MW-PECVD) technique. Process parameters include methane (CH4) concentration (0.5-5%), deposition pressure (10-50 torr), and deposition time (5-30 hr). Raman analysis showed peak at around 1332 cm-1 and 1500-1600 cm-1, corresponding to diamond and graphite or amorphous carbon phase. The FWHM of the diamond peak decreased significantly with increasing deposition pressure and time, resulting in an increase of hardness and surface roughness of the films as well as nucleation density and growth rate. In contrast, an increase in CH4 concentration could lead to more secondary nucleation effect, resulting in a decreasing of grain size and surface roughness. Surface analysis by scanning electron microscopy (SEM) revealed a dense continuous film on the alumina substrate. It could be concluded that the main process parameters has significantly affected the characteristics of DLC films. The hardness of alumina found to increase from 7.3±2.0 GPa in uncoated to the maximum film hardness of 52.2±2.1 GPa, after coated with DLC film with CH4 concentration of 1%, deposition pressure of 30 torr, and deposition time of 30 hr. ศึกษาผลของปัจจัยหลักที่ใช้ในการสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรบนแผ่นรองรับอลูมินา โดยเทคนิคการตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยพลาสมาที่คลื่นไมโครเวฟ ด้วยแก๊สผสมระหว่างมีเทนและไฮโดรเจน โดยเงื่อนไขที่ใช้ในการสังเคราะห์ ได้แก่ ความเข้มข้นของแก๊สมีเทน 0.5%-5% ความดัน 10-50 ทอร์ และระยะเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์ 5-30 ชั่วโมง ผลการวิเคราะห์ด้วยรามานสเปกโทรสโกปีพบว่าฟิล์มที่สังเคราะห์ในทุกๆ ตัวอย่างแสดงพีคที่เลขคลื่นบริเวณ 1332 ต่อเซนติเมตร และบริเวณ 1550 ต่อเซนติเมตร ซึ่งแสดงถึงลักษณะเฉพาะของเพชร และคาร์บอนเฟสที่เป็นแกรไฟต์หรืออสัณฐาน ตามลำดับ จากการคำนวณค่าความกว้างที่ความสูงครึ่งหนึ่งของพีคที่เลขคลื่น 1332 ต่อเซนติเมตร พบว่ามีค่าลดลงเมื่อความดันและระยะเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์เพิ่มขึ้น สอดคล้องกับค่าความแข็งและความขรุขระของฟิล์มที่มีค่าเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่า ความหนาแน่นของนิวคลีไอร์ และอัตราการโตของเกรนมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อความดันและระยะเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์เพิ่มขึ้นอีกด้วย แต่ในทางตรงกันข้ามเมื่อความเข้มข้นของแก๊สมีเทนเพิ่มขึ้น จะทำให้เกิดผลของการแตกตัวซ้ำของนิวคลีไอร์ที่ได้ ส่งผลให้ขนาดเกรนและความขรุขระมีค่าลดลง และผลจากการวัดค่าความแข็งของฟิล์มมีค่าลดลงด้วย ผลจากการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาด แสดงให้เห็นว่าฟิล์มที่ได้มีการจัดเรียงตัวกันอย่างหนาแน่นและต่อเนื่องบนแผ่นรองรับอลูมินา จึงน่าจะสรุปได้ว่าปัจจัยหลักที่ใช้ในการสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรมีผลอย่างมาก ต่อคุณลักษณะของฟิล์มที่ได้ พบว่าความแข็งของอลูมินาก่อนการเคลือบด้วยฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรมีค่า 7.3±2.0 จิกะพาสคัล และเมื่อทำการสังเคราะห์ฟิล์มที่ความเข้มข้นของแก๊สมีเทน 1% ความดัน 30 ทอร์ เป็นเวลา 30 ชั่วโมงนั้น สามารถทำให้ฟิล์มมีค่าความแข็งสูงถึง 52.2±2.1 จิกะพาสคัล 2012-03-24T08:21:36Z 2012-03-24T08:21:36Z 2010 Thesis http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/18591 en Chulalongkorn University 5608968 bytes application/pdf application/pdf Chulalongkorn University |
| institution |
Chulalongkorn University |
| building |
Chulalongkorn University Library |
| country |
Thailand |
| collection |
Chulalongkorn University Intellectual Repository |
| language |
English |
| topic |
Thin films Ceramic materials Aluminum oxide Carbon Diamonds Chemical vapor deposition Plasma-enhanced chemical vapor deposition ฟิล์มบาง วัสดุเซรามิก อะลูมินัมออกไซด์ คาร์บอน เพชร การตกสะสมไอเชิงเคมี การตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยพลาสมา |
| spellingShingle |
Thin films Ceramic materials Aluminum oxide Carbon Diamonds Chemical vapor deposition Plasma-enhanced chemical vapor deposition ฟิล์มบาง วัสดุเซรามิก อะลูมินัมออกไซด์ คาร์บอน เพชร การตกสะสมไอเชิงเคมี การตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยพลาสมา Chotiwan Rattanasatien Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| description |
Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2010 |
| author2 |
Nattaporn Tonanon |
| author_facet |
Nattaporn Tonanon Chotiwan Rattanasatien |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Chotiwan Rattanasatien |
| author_sort |
Chotiwan Rattanasatien |
| title |
Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| title_short |
Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| title_full |
Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| title_fullStr |
Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| title_full_unstemmed |
Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| title_sort |
synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique |
| publisher |
Chulalongkorn University |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/18591 |
| _version_ |
1681413832350629888 |