อิทธิพลของก๊าซอะเซทิลีนที่มีต่อการเกิดโครงสร้างอสัณฐานของคาร์บอนภายใต้กระบวนการเคลือบฟิล์ม TiC โดยวิธีรีแอกทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ค้นพบการเกิดโครงสร้างคาร์บอนอสัณฐาน จากกระบวนการเตรียมฟิล์มบาง TiC ด้วยวิธีรีแอกทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง โดยสมบัติของฟิล์มคาร์บอนอสัณฐานจะสัมพันธ์กับปริมาณก๊าซอะเซทิลีนซึ่งเป็นก๊าซทำปฏิกิริยา           ในกระบวนการเคลือบฟิล์ม ฟิล์มตัวอย่างได้ถูกเตรียมลงบนแผ่นซิลิคอน โดยการเปลี่ยนเงื่อนไขสัดส่วนความดันย่อยของก๊าซอะเซทิลีน (C2H2) ต่อก๊าซอาร์กอน (Ar) ในช่วงระหว่าง 75-20% โดยให้กำลังไฟฟ้าและความดันทำงานคงที่ ฟิล์มตัวอย่างที่ได้ถูกนำไปวิเคราะห์โครงสร้างผลึกด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ โครงสร้างพันธะด้วยเทคนิครามานสเปคโทรสโกปีและองค์ประกอบทางเคมีด้วยเทคนิคการวัดการกระจายพลังงานด้วยรังสีเอกซ์ จากผลการวิเคราะห์พบว่าที่สัดส่วนความดันย่อย 5% ฟิล์มยังคงแสดงโครงสร้างผลึกแบบพหุผลึก (polycrystalline) ของ TiC และมีสัดส่วนอะตอมของคาร์บอนประมาณ 75% แต่เมื่อเพิ่มความดันย่อยเป็น 10% ฟิล์มเริ่มแสดงลักษณะโครงสร้างผลึกแบบอสัณฐาน โดยที่มีสัดส่วนอะตอมของคาร์บอนประมาณ 94% จากนั้นเมื่อปริมาณสัดส่วนความดันย่อยเพิ่มขึ้นเป็น 15-20% ฟิล์มแสดงโครงสร้างผลึกแบบอสัณฐาน             และสัดส่วนอะตอมของคาร์บอนเพิ่มขึ้นเป็น 99.5 % จากผลการวิเคราะห์สเปกตรัมรามานของฟิล์มคาร์บอนที่มีโครงสร้าง                อสัณฐาน พบส่วนประกอบของโครงสร้างแกรไฟต์ (graphite structure) และโครงสร้างไร้ระเบียบ (disordered structure)ซึ่งแสดงลักษณะของฟิล์มคาร์บอนที่มีโครงสร้างคล้ายเพชร โดยมีสัดส่วนของ ID/IG ในช่วง 1.03-1.32 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงสัดส่วน sp3 ไฮบริดไดเซชัน ที่ประมาณ 30-40 % ของโครงสร้างคาร์บอนภายในฟิล์ม นอกจากนี้ลักษณะพื้นผิวของฟิล์มและค่าความต้านทานแผ่นของฟิล์ม สามารถวิเคราะห์ได้จากภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม และการวัดความต้านทาน           แบบสี่ขั้ว ตามลำดับ ฟิล์มอสัณฐานคาร์บอนมีพื้นผิวที่เรียบและมีเกรนขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร โดยฟิล์มอสัณฐานคาร์บอนมีค่าความต้านทานแผ่นสูงมากกว่า 109 W/