Effect of the soft X-rays on highly hydrogenated diamond-like carbon films

高濃度水素化ダイヤモンドライクカーボン薄膜への軟X線照射効果

神田 一浩*; 横田 久美子*; 田川 雅人*; 戸出 真由美; 寺岡 有殿; 松井 真二*

Kanda, Kazuhiro*; Yokota, Kumiko*; Tagawa, Masahito*; Tode, Mayumi; Teraoka, Yuden; Matsui, Shinji*

ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜は軟X線領域のシンクロトロン放射光を照射しながら酸素ガスに曝すとエッチングされることが一般に知られている。最近、高水素化DLC(H-DLC)薄膜に真空中で軟X線放射光を照射すると、水素が脱離して薄膜の密度,硬度,屈折率が増加することが見いだされた。本研究では、異なる三種類の水素濃度のH-DLC試料を用いて、放射光の照射効果を研究した。H-DLC薄膜はSi基板上に200nmの厚さで形成された。それには強度変調ラジオ波プラズマ化学気相成長法を用いた。放射光の照射はニュースバルBL6で行われた。その放射光は1keV以下の軟X線から赤外線までの連続エネルギースペクトルを持っている。水素濃度の放射光照射量依存性は弾性反跳粒子検出法(ERDA)とラザフォード後方散乱法(RBS)で評価された。水素濃度は低水素化DLC薄膜では一定に保たれたが、一方、高水素化DLC薄膜では軟X線照射量に依存して指数関数的に減少することが見いだされた。

Recently, the irradiation of soft X-ray synchrotron radiation (SR) to highly-hydrogenated diamond-like-carbon (H-DLC) films in vacuum results in the desorption of hydrogen and the increase of film density, hardness and refractive index. In this study, we investigated SR irradiation effects on the H-DLC with different hydrogen contents. The H-DLC thin films were deposited on an Si wafer with 200 nm thickness by an amplitude-modulated radio frequency plasma chemical vapor deposition method. The SR irradiation was carried out at NewSUBARU BL6. The SR has a continuous spectrum from IR to soft X-ray, which is lower than 1 keV. The hydrogen content dependence on SR dose was estimated using elastic recoil detection analysis (ERDA) and Rutherford backscattering (RBS) techniques. The hydrogen content was kept constant in the low-hydrogenated DLC film, while that in the high-hydrogenated DLC film decreased exponentially with soft X-ray dose.