σ键；在sp2组态中(石墨)，碳原子的 4 个价电子中的 3 个与相邻碳原子结合，形成平面三 角形的sp2杂化轨道，它们可形成强σ键，第 4 个价电子则位于与该平面垂直的P 轨道，形 成较弱的π键；在spl组态中(炭炔)，碳原子的 4 个价电子中的两个价电子在P 轨道形成强

σ键，其它的两个则在Py和Pz轨道形成较弱的π键。 

图 1。1  sp3、sp2和spl 杂化轨道示意图 

非晶碳（a-C）膜是一种含有大量sp3(石墨)和sp2(金刚石)的亚稳态非晶碳膜，碳原子 间主要以sp3和sp2杂化结合，sp1含量较少。结构可以看成是由sp3和sp2杂化的碳原子高度交 联的网状结构和孤立的团簇所组成，因而a-C膜的结构和性能介于金刚石和石墨之间。根 据 sp3/sp2 比例 ，可 分为类 金刚石 膜（ diamond-like carbon, DLC ） 和类石 墨膜 

（graphite-like carbon, GLC）。1971 年Aisenberg和Chabot采用碳离子束首次制备出了 具有金刚石特征的a-C膜[3]。 

DLC 膜有着和金刚石几乎一样的性质，如高硬度、耐磨损、高表面光洁度、高电阻率、 优良的场发射性能，高透光率及化学惰性等，它的产品广泛应用在机械、电子、光学和生 物医学等各个领域，自 80 年代以来一直是研究的热点。 文献综述

DLC膜的电学性能和光学性能优异。DLC膜的电学特性在准金属与绝缘体之间变化。受 其内部结构变化，电阻率为 105～1015Ω。cm之间。在DLC膜中掺入金属或氮元素可使电阻率 降低几个数量级。DLC薄膜具有良好的光学特性，比如具有良好的光学透明度、宽的光学 带隙，其折射率的大致范围为 1。8—2。5，光学带隙的范围为 0。8eV～4。1eV，特别是在红 外和微波频段的透过性和光学折射率都很高，可以用作Ge、ZnS、ZnSe和GaAs光学器件的 红外增透保护膜。利用DLC膜优异的可见光吸收性能，可以用作Si、GaAs光电池的增透保 护膜等。 

近年来，人们的研究兴趣更倾向于sp2/sp3接近 50%或更高的DLC膜。原因在于既可以利 用其sp2类石墨成分优异的半导体导电特性，又可以利用类金刚石sp3的可见光吸收性。从

而使a-C膜与Si或其他半导体构成p-n异质结，探索新物性，比如气敏电阻、光伏和光导、 正磁阻等。 

中国石油大学的薛庆忠等发现a-C/n-Si具有很好的整流特性[4-6]。从图 1。2 中可以看出

在反向偏压下通入NH3 气可使其电阻增大 100 倍。接着他们研究了N2 ，O2 ，Ar，空气气压对

其整流特性的影响，如图 1。3 所示，发现气压对反偏压下的电阻影响都较大。他们还研究 了a-C:Pd/SiO /Si结的光伏特性，发现在 15 mW/cm2光照下功率转换效率达到 4。7%，如图 1。4 所示。他们认为转换效率的提高是由于Pd的掺杂和高温沉积下sp2团簇成分的增大造成 的