甲烷浓度对金刚石膜沉积质量的影响

【摘要】：在10kW微波等离子化学气相沉积装置中,采用甲烷和氢气作为气源,在直径为50mm的P型(100)单晶硅片上进行了不同甲烷浓度条件下金刚石薄膜的制备研究.利用扫描电子显微镜和激光Raman光谱仪对所制备的金刚石膜进行表征.结果表明:较高的甲烷浓度(2%,体积分数)虽然可以加快金刚石膜生长速率,但离解反应气体的能量相对减弱,晶粒尺寸较小;此时原子氢刻蚀作用也会较弱,非金刚石相含量增加,残留的杂质越来越多,金刚石纯度不高,薄膜的质量较差.随着甲烷浓度的降低,金刚石膜(100)晶面充分显现,薄膜质量逐渐变好.然而过低的甲烷浓度(0.5%,体积分数)会导致有利于金刚石生长的含碳活性基团含量降低,使金刚石膜生长缓慢,晶粒尺寸难以长大. 【作者单位】： 等离子体化学与新材料湖北省重点实验室(武汉工程大学);中国科学院等离子体物理研究所;
【关键词】： 微波等离子 金刚石膜 甲烷浓度 质量
【基金】：国家自然科学基金项目(11175137) 武汉工程大学科学教育基金(11111051)
【分类号】：O539;O484.1
【正文快照】： 0引言CVD金刚石优异的物理化学性能使其在众多领域有着极其广阔的应用前景[1].特别是在军事、航天等高技术领域,对高质量CVD金刚石膜的需求更为迫切.在众多CVD制备方法中,微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法被普遍认为是制备高质量CVD金刚石的首选方法[2-3].为了获得能够满足

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