第四章 實驗結果與討論 4.

第四章 實驗結果與討論

4.

4.1 電子顯微鏡影像圖

4.1.1 表面處理前的電子顯微鏡影像圖

電子顯微鏡對 U1 及 A 樣品以十萬倍及二十萬倍的倍率所得到的 鑽石薄膜表面影像，在十萬倍的倍率較不能看出清楚的晶形以及晶界 大小，而當倍率提升為二十萬倍時雖然晶形還是不清楚，但是可以清 楚的分辨出鑽石晶粒團簇的邊界。而在 B、C、D 三個樣品的 SEM 影 像中，除了可以清楚的看出單一鑽石結晶的邊界大小之外，對於表面 晶形也可清楚的觀察到，這些鑽石薄膜屬於多晶(polycrystalline)，[111]

及[100]面皆可觀察出。

因為所成長的鑽石薄膜晶粒大小不一致，所以必須選定一個固定 範圍大小的區域，計算出此區域中鑽石晶粒的個數，再求出晶粒尺寸 (grain size)的大小。

計算晶粒平均大小的公式如下：

) ) (

( 晶粒半徑 nm

晶粒個數 面積大小 =

π ×

表 4.1 平均晶粒半徑

樣品名稱 平均晶粒半徑（nm）

UNCD 5~10 A 15 B 288 C 455 D 1018

圖 4.1 U1 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.2 UN1 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.3 UN2 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.4 UN3 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.5 A 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.6 B 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.7 C 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

4.1.1 表面處理後的電子顯微鏡影像圖

以酸性溶液及氧電漿對鑽石膜進行表面處理後，觀察電子顯微鏡 的影像變化，發現表面較為平坦，以及在較大結晶時可發現結晶 面較為完整。而晶粒大小的變化情形並不明顯。由此推論這些處 理的過程可能除去了表面雜質的部分，而對於鑽石的本體(bulk) 並無明顯的作用。

圖 4.9 U1 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.10 UN1 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.11 UN2 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.12 UN3 樣品的 SEM 圖 (a)X100,000 (b)X200,000

圖 4.14 B 樣品的 SEM 圖 (a)X100,00 (b)X200,00

圖 4.15 C 樣品的 SEM 圖 (a)X100,00 (b)X200,00

圖 4.16 D 樣品的 SEM 圖 (a)X100,00 (b)X200,00

4.2 拉曼光譜分析

4.2.1 表面處理前的拉曼光譜

以 514nm(325nm)的雷射光對樣品表面進行拉曼光譜量測後，將 所得到的光譜圖選取 800cm^-1~1800cm^-1的範圍進行分析，因為此頻率 範圍為鑽石拉曼光譜的第一階聲子散射區(one phonon scattering)。

首 先 將 得 到 的 光 譜 圖 以 斜 直 線 的 方 程 式 扣 除 由 螢 光 效 應 (luminance)產生的背景值，接著以高斯(Gaussian)方程式去分析光譜的 G-band(~1580cm-1)，而以勞倫茲(Lorentz)方程式去分析其餘的波包 [11]。

高斯方程式(Gauss Equation)

2

)2

2(

2

w xc x

e w

y A

− −

= π (4.1)

勞倫茲方程式(Lorentz Equation)

2

)2

( 4 2

w xc x

w y A

+

= −

π ^(4.2)

y :強度（Intensity）

xc :波鋒(peak) A :面積（Area）

W :半高寬（FWHM）

G-band(~1560cm^-1)、D'(~1607cm^-1)等六個波包。而在 B（280nm）、 C(455nm)兩樣品中，除了有這六個波包之外，還增加了 D*(~1332cm^-1) 的鑽石波鋒訊號。而最大尺寸的 D(1018nm)樣品，也有 D*（~1332cm^-1） 的訊號，但是 v1(~1145cm^-1)的波包卻沒有出現。

以不同大小晶粒的鑽石薄膜拉曼光譜比較中可以發現，v1 波包強 度在奈米等級(nano scale)（5nm、15nm）的強度明顯比次微米等級 (sub-micro)(280nm、455nm)以及微米（micro scale）的相對強度強許 多，顯示出代表 v1 波包的「trans-polyacetylene(trans-PA)」隨著晶粒 尺寸越小，含量有增加的趨勢，當尺寸大到微米等級的時候在拉曼光 譜中已經完全沒有這種結構的出現，相關的波包分析參數整理於表 4.2 中，各拉曼波包所代表的結構及振動模式整理於表 4.3 中。

以 325nm 的雷射光對樣品表面進行拉曼光譜量測後(如圖 4.7)，將 所得到的光譜圖選取 800cm^-1~1800cm^-1的範圍進行分析。

將得到的光譜圖以斜直線的方程式扣除由螢光效應(luminance)產生 的 背 景 值 ， 接 著 以 高 斯 (Gauss) 方 程 式 去 分 析 光 譜 的 G-band(~1580cm^-1)，而以勞倫茲(Lorentz)方程式去分析其餘的波包。

由光譜的波包分析可以發現，因為可見光光子能量接近π能態，所以 只可激發 SP²態能階的碳原子。而能量較高的紫外光光子能量較高，

大於π 能態與σ能態，而可同時激發 SP² 及 SP³鍵結的碳原子，所 以可以得到量測出 SP³鍵結的結晶鑽石訊號[12]，所以在可見光拉曼 光譜沒有出現的 1332cm^-1 結晶鑽石訊號（奈米鑽石），在紫外光拉曼 光譜中可以觀察出，進而證明結晶鑽石的存在，可此可知，若要鑑定 (characterization)奈米鑽石的結晶鑽石成分，必須使用能量較高的紫外 光拉曼光譜。

800 1000 1200 1400 1600 1800 D (1018nm)

C (455nm) B (280nm) A (15nm)

In te ns it y ( a.u. )

Raman Shift ( cm

)

λ =514nm (As Grown)

圖 4.17 表面處理前可見光(514nm)拉曼光譜

800 1000 1200 1400 1600 1800

D (1018nm) C (455nm) B (280nm)

In ten sity ( a.u .)

Raman Shift ( cm

)

λ=325nm (As Grown)

A (15nm)

圖 4.18 表面處理前紫外光(325nm)拉曼光譜

表 4.2 不同晶粒大小 A、B、C、D 的各波鋒位置、半高寬、面積值 Sample

Peak

A (15nm)

B (288nm)

C (455nm)

D (1018nm) xc 1145 1150 1150

w 60 80 80

V1

A 2144 217 360

xc 1190 1190 1179 1190 w 111 160 160 375 V2

A 2129 827 905 1732

xc 1331 1331 1332

w 8 6 7

D*

A 5799 9700 17536 xc 1338 1337 1337 1337

w 190 250 210 250 D-band

A 10934 3221 4337 1831 xc 1485 1490 1490 1490

w 89 200 200 250 V3

A 4989 846 1521 1285 xc 1564 1567 1576 1565 w 80 160 185 241 G-band

A 4066 799 974 950 xc 1608 1605 1596 1598

w 50 45 59 19

D’

A 3674 825 1199 144

G peak of amorphous carbon Knight & White (1989)

1580~1600 G-band

1. Similar Dispersions with v1 Ferrari&Robertson(2001)

1460~1480 v3

D peak from amorphous carbon Knight & White (1989)

~1350 D-band

Crystalline diamond Roy et al . (2002b)

~1332 D*

Mixed bonds between sp²and sp³bonded carbon system.

C.Z. Wang, K.M. Ho (1993)

~1190 v2

Trans-polyacetylene(TPA) segments at grain boundaries and surfaces.

These modes are roughly sum and difference combinations of C=C chain stretching and C-H waggingmodes.L’opezR’ıos(1996);Ferrari&Rob ertson(2001)

~1145 v1

Origin Structure and Vibration Mode

Peak Position (cm⁻¹)

表 4.3 CVD 鑽石拉曼光譜波包的結構振動模式

800 1000 1200 1400 1600 1800 0.5

1.0 1.5

λ =514nm (As Grown)

v2

G-band v3

20%

10%

5%

Intensity ( a.u.)

Raman Shift ( cm

)

0%

v1 D-band

圖 4.19 酸化前 UNCD 可見光(514nm)拉曼光譜

圖 4.20 酸化前 UNCD 紫外光(325nm)拉曼光譜

800 1000 1200 1400 1600 1800

0.0 0.5 1.0

1.5 v3

v2

G-band

D-band D*

20%

10%

5%

Intensity ( a. u.)

Raman Shift ( cm

)

0%

v1

325nm (As Grown)

4.2.2 酸性溶液表面處理後的拉曼光譜

圖 4.10 表示以酸性溶液表面處理過後的可見光拉曼光譜可以觀 察到：V1（～1145cm^-1）與 V2(～1190cm^-1)在表面處理過後，拉曼光 譜的強度明顯降低，顯示 TPA 與 sp²和 sp³碳原子混和的結構被酸性 溶液所侵蝕，而此酸性溶液也會去除表面的碳氫鍵結，所以推測 CVD 鑽石膜的碳氫鍵結存在於表面。而越小的鑽石晶粒，有越多的晶粒邊 界(grain boundary)，且有越大強度的 V1 及 V2 波包，顯示出這些 TPA 與 sp²和 sp³碳原子混和的結構位於鑽石膜表面的晶粒邊界處，並且 可視為鑽石膜表面的缺陷(defect)[13]。而鑽石的訊號 D*(1332cm^-1)，

因為酸化過程去除了非鑽碳(non-diamond carbon)成分，而使得半高寬

（FWHM）減小，結晶鑽石的比例提高。總結以上，我們可以得知，

酸性溶液的表面處理，對於提升鑽石膜的品質(quality)是有明顯的幫 助。

圖 4.11 中表示出酸性溶液表面處理過後的紫外光(325nm)拉曼光 譜圖，由於在紫外光拉曼光譜對於 SP³結構的碳原子激發強度較大，

所以比較酸化前後的拉曼光譜時，比較明顯的改變在於 1332cm^-1 的 結晶鑽石波包強度增強，且半高寬明顯變小，顯示出酸性溶液對表面 的 SP²碳原子確實有侵蝕的結果。

800 1000 1200 1400 1600 1800

D (1018nm) C (455nm) B (280nm) A (15nm)

Int en sity ( a. u. )

Raman Shift ( cm

)

514nm (Acid Treatment)

圖 4.21 酸性溶液表面處理後的可見光(514nm)拉曼光譜

800 1000 1200 1400 1600 1800

D (1018nm) C (455nm) B (280nm) A (15nm)

Int en sity ( a. u. )

Raman Shift ( cm

)

λ=325nm (Acid Treatment)

圖 4.22 酸性溶液表面處理後的紫外光(325nm)拉曼光譜

800 1000 1200 1400 1600 1800

N2=20%

In te n si ty ( a.u.)

Raman Shift ( cm-1) λ =514nm (Acid Treatment)

N2=0%

圖 4.23 酸化後 UNCD 可見光(514nm)拉曼光譜

800 1000 1200 1400 1600 1800

UN3 ( N2 = 20%) UN2 ( N2 = 10%) UN1 ( N2 = 5%)

Intensi ty ( a.u.)

Raman Shift ( cm

)

λ =325nm (Acid Treatment)

U1 ( N2 = 0%)

4.3 紅外線光譜分析

4.3.1 酸化前紅外線吸收光譜

A、不同晶粒大小鑽石薄膜

圖 4.14 中可以觀察出在未酸化處理之前，經由傅立葉轉換紅外 線光譜(FTIR)所得到的圖中，可以發現在 1000cm^-1~2000cm^-1 之間有 許多微小的訊號，這些訊號主要是由碳原子與碳原子之間的伸縮振動 (C-C stretching) 和 碳 原 子 與 氫 原 子 之 間 的 彎 曲 振 動 (C-H bending)[10]，這些訊號隨著晶粒半徑變大而增強，顯示鑽石薄膜中 由於成長時間越長，晶粒越大薄膜厚度越厚，其中所含有的碳原子與 氫原子所形成的鍵結就越多。位於 2700cm^-1~3100cm^-1有關於碳氫鍵 結的紅外線吸收峰，主要是由於 SP³鍵結 CH3的對稱及非對稱的伸縮 振動(symmetric and asymmetric stretching mode)，及 SP²鍵結的 CH2

伸縮振動所造成[23]。

圖 4.15 中可以看出，UNCD 系列的樣品中，除了有明顯的 C=O 吸收峰外，也有兩個 SP³鍵結形式 CH₃變形結構(deformation groups)，

分別位於 1440cm^-1 與 1375cm^-1。這些結構的形成，在未摻雜時非常 明顯，但是隨著摻雜的濃度增加，幾乎不見這種結構的出現，顯示氮 摻雜會減少 UNCD 結構中 SP³的 CH₃結構形成。

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

D (1018nm) C (455nm) B (280nm) A (15nm)

Abs o rp tion ( a.u.)

Wavenumber ( cm

)

CHx

As Grown

圖 4.25 未酸化處理前的紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200 0

1 2 3 4 5

sp³CH sp³CH 3

2970

D (1018nm) C (455nm) B (280nm) A (15nm)

Normalized Int ensity ( a.u.)

Wavenumber ( cm

)

As Grown

2825 28602920 sp³CH

2

sp³CH₃

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

A (15nm)

圖 4.27 未酸化處理前樣品 A 的 CHx紅外光吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1.2 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

B (280nm)

圖 4.28 未酸化處理前樣品 B 的 CH_x紅外光吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

C (455nm)

圖 4.29 未酸化處理前樣品 C 的 CHx紅外光吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

Normalized Int ensity (a.u.)

Wavenumber (cm

)

D (1018nm)

圖 4.30 未酸化處理前樣品 D 的 CHx紅外光吸收光譜

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

UN3 (N

2=20%) UN2 (N₂=10%) UN1 (N₂=5%)

Absorption ( a.u.)

Wavenumber(cm

)

As Grown

U1 (N₂=0%)

圖 4.31 未酸化處理前的 UNCD 紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200 0

1 2 3

sp³CH₃ (asm) sp³CH

2970 2920

UN3 (N₂=20%) UN2 (N

2=10%) UN1 (N₂=5%)

Normalized Intensity ( a.u.)

Wavenumber ( cm

)

U1 ( N₂=0% )

2860 sp³CH₃(sm)

圖 4.32 未酸化處理前 UNCD 的 CH_x紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

U1 (N

2=0%)

圖 4.33 未酸化處理前樣品 U1 的 CHx紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

UN1 ( N2=5%)

圖 4.34 未酸化處理前的 UN1 的 CHx紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

UN2 (N₂=10%)

圖 4.35 未酸化處理前 UN2 的 CHx 紅外線吸收光譜

2700 2800 2900 3000 3100 3200

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 As Grown

No rmalized In tensit y (a.u .)

Wavenumber (cm

)

UN3 ( N2=20%)

圖 4.36 未酸化處理前 UN3 的 CH_x紅外線吸收光譜

圖 4.37 未酸化處理前的 SP³CH 紅外線吸收光譜強度比較

0 200 400 600 800 1000 0.6

0.7 0.8 0.9 1.0 1.1

1.2 2825cm-1 SP3

CH2

Grain Size(nm)

Normalized Intensity( a.u.)

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

2860cm-1 SP3

CH3

0 200 400 600 800 1000

0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

1.3 As Grown

Normalized Intensit y (a.u.)

Grain Size (nm)

2920cm^-1 SP3 CH

4.3.2 酸化後紅外線吸收光譜

由圖 4.16 中可以看出，在酸化之後原本 2700cm^-1~3100cm^-1的 CHx

吸收光譜強度最大的 A（15nm）樣品，在酸化之後明顯減少許多，

顯示出奈米結晶鑽石薄膜的碳氫鍵結(C-H bonding)，大部分是位於表 面的，這是因為酸性溶液的表面處理去除了表面的碳氫鍵的緣故。

由圖 4.17 中可以觀察到，位於 1730cm^-1的 C=O 吸收峰在未摻 雜(U1)的 UNCD 樣品中強度最大，而隨著氮摻雜的濃度增加而有減 小的趨勢，顯示出氮摻雜破壞了原本 C=O 結構的形成。而位於 2700cm^-1~3100cm^-1的 CH_x吸收峰在酸化過後全部減小，並且變的強 度一樣，推測可能的原因應該是這些原本酸化前的不同強度 CH_x的差 異主要是由於表面的 CH_x數量不同所造成，而在酸化之後，去除了表 面的 CH_x結構，剩餘在內部靶材(bulk)或晶界(grain boundry)中無法被 酸化過程去除的 CH_x數量是差不多的，所以在酸化後 CH_x吸收光譜 的強度是差不多的。

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

D (1018nm) C (455nm)

B (280nm) A (15nm)

Absorption ( a. u. )

Wavenumber ( cm

)

CH_x

Acid Treatment

圖 4.39 酸化處理後的不同晶粒大小紅外線吸收光譜

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

UN3 (N

2=20%) UN2 (N₂=10%)

UN1 (N

2=5%)

Absorption ( a.u.)

Wavenumber(cm

)

Acid Treatment

U1 (N₂=0%)

圖 4.40 酸化處理後的 UNCD 紅外線吸收光譜

0 5 10 15 20

0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98

As Grown

Normalized Intensity (a.u.)

N2 Content (%)

2860cm^-1 SP3 CH

3(sym)

圖 4.41 UNCD 的 SP³CH3紅外線吸收光譜強度比較

0 5 10 15 20

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

1.6 2920cm^-1 SP3 CH

As Grown

Normalized Intensity (a.u.)

N₂ Content (%)

圖 4.42 UNCD 的 SP³CH 紅外線吸收光譜強度比較

4.4 功函數分析

4.4.1 酸化前功函數

由圖 4.18 可知不同晶粒大小的鑽石薄膜功函數變化情形並不 大(約 4.7eV)，而其所對應的強度(yield)或稱為所激發光電子的量子效 率(quantum efficient)與晶粒大小並沒有一定的趨勢，推測的原因為鑽 石薄膜的功函數等特性，與表面的特性關係較大，與靶材(bulk)中晶 粒大小並無直接關連性。

圖 4.19 為 UNCD 所測得的功函數值，由分析的結果得知 UNCD 的功函數值大約為 5eV，不同摻雜量之間的功函數變化不大，顯示出 氮摻雜並沒有使鑽石薄膜的能階產生改變。但是在光電子強度方面，

隨著氮摻雜的增加而使的光電子強度減少，這能為氮摻雜破壞壞了晶 體的結構，使得這些由氮摻雜所構成的缺陷(defect)，導致光電子的發 射效率降低。

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 2

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

24

B C D

Yield

(c ps

)

Energy(eV) As Grown

圖 4.43 酸化前不同晶粒尺寸(ABCD)的功函數

4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 0

5 10 15

20

UN1 (N₂=5%) UN2 (N

2=10%) UN3 (N

2=20%)

Yi el d

(cps

)

Energy(eV) As Grown

圖 4.44 酸化前 UNCD 的功函數

4.4.2 酸化後功函數

酸化處理過後的不同晶粒大小的功函數如圖 4.20，在分析過後可 以得到功函數值約為 5.2eV，這是因為酸化處理過後去除了表面的 SP² 碳原子，這些表面的 SP²碳原子可以降低功函數，而在酸化處理之後，

因為去除了這些表面的 SP²碳原子，使的功函數主要由 SP²碳原子所 激發出的電子，變成由 SP³結晶鑽石所激發，SP³碳原子由於有很強 的鍵結能量，所以不容易發射出電子。反觀 SP²的碳原子，由於具有 較弱的π軌域電子，彼此平行的π軌域會產生可自由移動的電子，這 些原因使得電子容易被激發出來，而測得較低的功函數值。

圖 4.21 顯示酸化處理後所測得的 UNCD 功函數值，分析結果功 函數值約為 5eV，酸化處理後的功函數較原本未酸化處理前降低了一 些，可能是由於表面的 CHx 被酸性溶液所去除導致。由文獻中所知，

UNCD 所具有的 SP²鍵結僅佔 5%，其餘約 95%皆為 SP³的碳鍵結，

酸性溶液的表面處理對於 UNCD 而言，並沒有在碳結構上面太大的 改變，所以功函數的變化性不大。

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 0

5 10 15 20 25 30

35 ^A

B C D

Yi eld

(c ps

)

Energy(eV)

Acid Treatment

圖 4.45 酸化後的功函數數據圖

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 1

2 3 4 5 6 7 8

9

UN1(N₂=5%) UN2(N₂=10%) UN3(N

2=20%)

Yiel d

(cps

)

Energy (eV)

Acid Treatment

圖 4.46 酸化後的功函數數據圖

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18

O₂ Plasma Etching

Yield1/3 (cps1/3 )

Energy(eV) A (15nm)

Slope=21.34(Y/eV)

Slope=11.80(Y/eV)

Slope=4.81(Y/eV) As Grown

Acid Treatment

圖 4.47 樣品 A 表面處理前後功函數比較

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18

O2 Plasma Etching Acid Treatment

Yiel d

(cps

)

Energy(eV) B (288nm)

Slope = 15.09(Y/eV) Slope=17.95(Y/eV)

Slope=5.75(Y/eV) As Grown

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18

As Grown As Grown

Yi eld

(cps

)

Energy(eV) C (455nm)

Slope=21.11(Y/eV) Slope=29.7(Y/eV)

Slope=10.19(Y/eV) As Grown

圖 4.49 樣品 C 表面處理前後功函數比較

4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18

O2 Plasma Etching Acid Treatment

Yield

(c ps

)

Energy(eV) D (1018nm)

Slope=27.25(Y/eV)

Slpoe=26.28(Y/eV)

Slope=10.45(Y/eV) As Grown

圖 4.50 樣品 D 表面處理前後功函數比較

4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 0

2 4 6 8 10

Slope=18.94(Y/eV)

Slope=6(Y/eV)

As Grown Acid Treatment O2 Plasma Etching

Yi eld

(cps

)

Energy(eV)

U1 (N2 =0%)

Slope=18.94(Y/eV)

圖 4.51 樣品 U1 表面處理前後功函數比較

4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 0

2 4 6 8 10

Slope=7.19(Y/eV) Slope=14.66(Y/eV) As Grown

Acid Treatment O2 Plasma Etching

Yi el d

(cps

)

Energy(eV)

UN1 (N₂=5%)

Slope=15.3(Y/eV)

圖 4.52 樣品 UN1 表面處理前後功函數比較

4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 0

2 4 6 8 10

Slope=7.38(Y/eV)

Slope=6.42(Y/eV) Acid treatment

O₂ Plasma Etching As Grown

Yi el d

(cps

)

Energy(eV)

UN2 ( N

2=10% )

Slope=10.49(Y/eV)

圖 4.53 樣品 UN2 表面處理前後功函數比較

4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 0

2 4 6 8 10

Slope=8.76(Y/eV) Slope=8.79(Y/eV) As Grown

O2 Plasma Etching As Grown

Yiel d

(c ps

)

Energy(eV)

UN3 ( N₂=20% )

Slope=10.23(Y/eV)

圖 4.54 樣品 UN3 表面處理前後功函數比較

0 200 400 600 800 1000 4.4

4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6

after before

Workfunct ion (eV)

Grain Size(nm)

圖 4.55 酸化前後不同晶粒大小功函數比較

0 5 10 15 20

4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4

Acid Treatment

W o rk fu nc ti o n (e V)

N

%

As Grown

圖 4.56 酸化前後摻雜氮 UNCD 功函數比較