氧化(100)金刚石表面分子污染与sp2非晶碳的XPS分析
材料科学
2024-05-10 v2 化学物理
摘要
金刚石上氧（O）表面端基的有效性是金刚石基量子传感器和电子设备性能与稳定性的重要因素。鉴于O端基技术的广泛多样性，很难辨别哪种方法能产生最高且最一致的O覆盖率。此外，表面表征技术的解读受表面形貌和纯度影响，若不加考虑将导致氧覆盖率的不一致判定。我们提出了一种一致制备和分析(100)单晶金刚石表面氧端基的综合方法。我们报道了经六种氧化方法处理的金刚石表面的X射线光电子能谱（XPS）表征，包括多种湿化学氧化技术、紫外光照光化学氧化，以及使用原子层沉积（ALD）的蒸汽氧化。我们的分析采用了严格的XPS峰拟合流程来测量O端基金刚石的功能化。本文发现为(100)金刚石氧化表面提供了分子层面的见解，包括证明了测得的氧原子百分比与含氮、硅和硫的分子污染物存在之间的明确关联。我们还提供了sp2碳含量与O1s原子百分比的比较，并辨识出经干氧化的金刚石样品存在相关性，该相关性在最大O1s原子百分比值7.09 ± 0.40%处逐渐消失。基于这些结果，我们得出结论：干氧化方法产生了一些最高的氧含量，其中ALD水蒸气技术在本工作探索的所有氧化方法中是最洁净的技术。
引用
@article{arxiv.2304.02217,
title = {XPS analysis of molecular contamination and sp2 amorphous carbon on oxidized (100) diamond},
author = {Ricardo Vidrio and Daniel Vincent and Benjamin Bachman and Cesar Saucedo and Maryam Zahedian and Zihong Xu and Junyu Lai and Timothy A. Grotjohn and Shimon Kolkowitz and Jung-Hun Seo and Robert J. Hamers and Keith G. Ray and Zhenqiang Ma and Jennifer T. Choy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.02217},
year = {2024}
}