Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/18591
Title: Synthesis of diamond-like carbon thin film on alumina substrate by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition technique
Other Titles: การสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชรบนแผ่นรองรับอลูมินา โดยเทคนิคการตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยไมโครเวฟพลาสมา
Authors: Chotiwan Rattanasatien
Advisors: Nattaporn Tonanon
Boonchoat Paosawatyanyong
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Advisor's Email: Nattaporn.T@Chula.ac.th
Boonchoat.P@Chula.ac.th
Subjects: Thin films
Ceramic materials
Aluminum oxide
Carbon
Diamonds
Chemical vapor deposition
Plasma-enhanced chemical vapor deposition
ฟิล์มบาง
วัสดุเซรามิก
อะลูมินัมออกไซด์
คาร์บอน
เพชร
การตกสะสมไอเชิงเคมี
การตกสะสมไอเชิงเคมีเสริมด้วยพลาสมา
Issue Date: 2010
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: 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.
Other Abstract: 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
Description: Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2010
Degree Name: Master of Engineering
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemical Engineering
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/18591
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
chotiwan_ra.pdf5.48 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.