Kesan kuasa frekuensi radio terhadap komposisi ikatan kimia filem nipis a-CNx sebagai pengesan kelembapan

Abstract

Filem nipis a-CNx mempunyai ikatan kimia C-N (sp3), C=N (sp2) dan C≡N (sp1). Ikatan C=N dan C≡N mudah diputuskan oleh serangan hidrogen semasa proses pemendapan filem untuk membentuk ikatan C-H dan N-H. Pembentukan komponen sp2 grafit dalam filem nipis a-CNx yang disebabkan oleh kewujudan atom nitrogen menyumbang kepada penurunan rintangan elektrik dan peningkatan kekonduksian elektrik. Ciri ini adalah penting untuk aplikasi filem nipis a-CNx sebagai pengesan kelembapan. Dalam kajian ini, filem nipis karbon nitrida amorfus (a-CNx) disediakan di atas substrat kuartza dan silikon (111) menggunakan teknik PECVD. Sampel disediakan pada kuasa frekuensi radio (RF) yang berbeza iaitu pada 40, 50, 60, 70 dan 80 W dan dikaji kesannya ke atas komposisi ikatan kimia dan morfologi filem serta keupayaannya sebagai pengesan kelembapan. Puncak D (sp2C) dan G (sp3C) yang jelas dicerap menggunakan spektroskopi Raman dalam semua filem nipis a-CNx yang disediakan dengan keamatan tertinggi didapati pada kuasa RF 70 W. Mikrokgraf daripada mikroskop elektron imbasan pancaran medan (FESEM) menunjukkan morfologi permukaan semua sampel mempunyai struktur butiran berbentuk seperti kobis bunga yang seragam. Spektroskopi fotoelektron sinar X (XPS) mengesahkan kehadiran ikatan C-C/C=C, C=N dan C≡N dalam filem nipis a-CNx. Kesemua filem nipis a-CNx yang dihasilkan menunjukkan tindak balas terhadap kelembapan berbeza dengan kepekaan antara 60-70%. Filem nipis a-CNx yang disediakan pada kuasa RF 70 W menunjukkan kepekaan tertinggi kesan daripada ketakteraturan karbon dan kandungan sp3C yang lebih tinggi.