氢化非晶碳(a-C:H)和氢化非晶碳化硅(a-Si C_x:H)薄膜由于具有高的硬度、低摩擦系数、高的可见光透射率、稳定的室温光致发光(PL)性能以及依结构可调的折射率和光学带隙等优良性能,受到研究人员的广泛关注。研究显示,a-C:H和a-Si C_x:H薄膜的结构和光学性能可以通过薄膜的生长工艺参数进行调控,因此研究薄膜的生长工艺参数对薄膜结构和光学性能的影响是该薄膜的研究焦点,也是推进a-C:H和a-Si C_x:H薄膜产业应用的关键。本论文利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统制备了a-C:H和a-Si C_x:H薄膜。通过控制射频功率、硅烷流量和基板温度研究了薄膜的生长工艺参数对薄膜结构和光学性能的影响。另外,基于薄膜结构和光学性能的关系,一种起源于富sp~2C团簇内的PL机理被讨论。a-C:H薄膜的结构和光学性能的研究显示:随射频功率增加,a-C:H薄膜中氢含量先减小后增加,当射频功率为165 W时薄膜中氢含量最大;随射频功率增加,薄膜中sp~2杂化碳含量增多,薄膜趋向于石墨化,并且薄膜带隙逐渐减小,PL光谱红移。a-Si C_x:H薄膜的结构和光学性能研究显示,a-Si C_x:H薄膜为富sp~2C团簇嵌入C-C/C-Si非晶基体中的结构。薄膜的成分结构可以通过生长工艺参数进行控制。通过控制薄膜的生长工艺参数,嵌有碳团簇和石墨纳米晶的a-Si C_x:H薄膜被制备。该研究也发现薄膜中富sp~2C团簇对薄膜的透射、吸收以及PL性能有很大的影响。具体结论如下:(1)随硅烷流量增加,薄膜中硅含量逐渐增加,薄膜中sp~2C含量先增加后减少。随硅烷流量增加,薄膜结构变化导致薄膜的光学带隙变小,PL光谱红移。(2)随基板温度增加,a-Si C_x:H薄膜中Si、C-Si以及sp~3C含量先增加后减少。富sp~2C团簇在薄膜中聚集分布。随着温度升高,薄膜中的碳团簇逐渐长大。研究也显示该碳团簇为多层石墨片包裹着的类洋葱结构。随温度增加石墨片层间距在3.9–4.1?变化。(3)随射频功率增加,a-Si C_x:H薄膜沉积效率提高,sp~2/sp~3比值增大、Si和C-Si含量减小,富sp~2C团簇的平均尺寸增加,而富sp~2C团簇的密度减小。此外随射频功率增加,PL光谱逐渐红移,PL光谱的特征颜色从淡蓝色变化到淡黄色。