A series of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin films were deposited using home-built direct-current (DC) plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) system. In this present study, the a-C:H thin films were deposited using pure methane (CH4) gas diluted either with hydrogen (H) or helium (He). The effects of hydrogen and helium dilution on the photoluminescence (PL) properties and optical band gap (E04) were studied. The dependence of PL properties and optical energy gap on the film thickness has also been investigated. The characterization techniques used were optical transmission and photoluminescence spectroscopies. The sp2 cluster sizes were determined from Raman spectra are in the range of 5 to 7 nm. Hydrogen and helium dilution of methane strongly influences the PL efficiency of the a-C:H films. The PL efficiency are enhanced with increase in film thickness for a-C:H films prepared both from H and He diluted CH4. The optical energy gap of these films decreases with increase in H or He dilution and film thickness.
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 (sp2
C) dan G (sp3
C) 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 sp3
C yang lebih tinggi.
A series of amorphous carbon nitride (a-CNx) thin films were deposited on silicon (111) substrates using a home-built
radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) system. The a-CNx thin films were deposited
from a mixture of a fixed flow-rate of ethane (C2
H6
, 20 sccm) and nitrogen (N2
, 47 sccm) gases with varying RF power. A
higher ratio of C to H (C to H ratio is 1:3) atoms in C2
H6
as compared to the ratio in methane (CH4
) gas (C to H ratio is
1:4) is expected to produce an interesting effect to the film properties as humidity sensor. The characterization techniques
used to determine the morphology and chemical bonding of the thin films are field emission scanning electron microscopy
(FESEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively. The variation of morphology and the existence
of nitrile band in these samples are correlated with the electrical properties of a-CNx thin films. Using humidity sensing
system, the sensing performance of the samples was examined. It was found that the response of sensors towards the
percentage of relative humidity (% RH) change is good resistive responses and good repeatability. The sensitivity of the
prepared a-CNx thin films is significantly higher (up to 79%) as compared to previous studies using CH4
or acetylene as
precursor gas. Based on these results, the properties and the sensitivity of the a-CNx thin films towards humidity can be
tailored by using an appropriate precursor gases and deposition parameters.
Mekanisme pembentukan apatit pada permukaan β-wolastonit dikaji. β-wolastonit dihasilkan daripada teknik sol-gel menggunakan abu sekam dan batu kapur terkalsin sebagai bahan pemula dengan nisbah CaO:SiO2 adalah 55:45. Kebioaktifan sampel β-wolastonit dikaji dengan merendam sampel berbentuk silinder dalam larutan simulasi badan (SBF) untuk tempoh yang ditetapkan iaitu 1, 3, 7 dan 14 hari. Komposisi permukaan, morfologi dan perubahan struktur sampel sebelum dan selepas direndam dianalisis melalui pembelauan sinar-X (XRD) dan mikroskop elektron imbasan (FESEM) yang digabungkan dengan EDX. Keputusan XRD menunjukkan fasa β-wolastonit berjaya dihasilkan selepas dimasukkan ke dalam autoklaf untuk 8 jam pada suhu 135°C pada tekanan 0.24 MPa dan disinter 2 jam pada suhu 950°C. Apatit didapati tumbuh pada permukaan sampel β-wolastonit selepas 7 hari rendaman dalam larutan SBF. Semasa proses rendaman dalam larutan SBF, 2 jenis kumpulan kalsium fosfat dihasilkan iaitu amorfus kalsium fosfat (ACP) selepas 3 hari rendaman dengan julat nisbah Ca/P 1.2-2.02 dan pada hari ke-14 membentuk hidroskiapatit kurang kalsium (CDHA) dengan nisbah Ca/P 1.63. Perubahan fasa sampel β-wolastonit daripada keadaan hablur kepada amorfus jelas terbukti daripada keputusan XRD selepas direndam dalam SBF dengan penurunan puncak keamatan bagi sampel β-wolastonit pada sudut belauan 30°. Ini mengukuhkan mekanisme pembentukan lapisan apatit pada permukaan sampel β-wolastonit dan ianya bersifat bioaktif.