甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,用微波等离子体辅助化学气相沉积法(MPECVD)在1cm×,1cmSi(100)基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM),Raman光谱对金刚石膜的表面形貌、质量进行了分析。结果表明,当基体温度为750℃,气压为4.8×10^3Pa,甲烷浓度为1.4%时,薄膜表面为(100)织构。

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第 3卷第 1 5 0期20 0 6年 1 0月

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Ap l d C e c lI d sr p i h mia n u t e y

甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 )构生长的影响 10织曹菊琴，汪建华，满卫东，熊礼威(湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，湖北武汉 4 07 ) 30 3

摘

要：以和 c的混合气体为气源， H用微波等离子体辅助化学气相沉积法 ( E V在 1 mx1 m S(0 ) MP C D) ,a i 10 a

基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 ) 10织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子

显微镜 (E,a a光谱对金刚石膜的表面形貌、 S M)R m n质量进行了分析。结果表明，当基体温度为 70气压为 48 5' C, ×1 P, 0 a甲烷浓度为 14 .%时，薄膜表面为 (0 ) 10织构。 关键词：微波等离子体辅助化学气相沉积；刚石薄膜； 10织构金 (0 )中图分类号： B 3 1 ]4文献标识码： A文章编号：6 1 3 0 (0 6 1 0 4 0 17— 26 2 0 )0— 7 5— 2

E c fm e h n o c n r to n t e g o h t o t a e c n e t a i n o h r wt

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金刚石众多的优异性能使其蒙上了一层绚丽而神秘的色彩。它在热、声、电、光等方面的应用价值激起了人们强烈的研究兴趣。高质量的金刚石薄膜在光、电领域存在着巨大的潜在应用价值，这是因为金刚石薄膜具有如下优异性能：的带隙，乏红外宽缺

度及组织形貌。本试验中， MWC D法在硅片上沉积金刚石用 V

薄膜。是为了研究薄膜的沉积参数对(0 ) 10织构的 影响，初步探讨织构的形成机理，最终确定 (0 ) 10织构金刚石薄膜的工艺参数。

激活振动功能；在很大的波长范围上为光学透明，高温下仍保持透明；温下具有最大的热导率室(0w/m K) 2 c 和很大的力学强度…。 用于光学的金刚石薄膜，则需用表面平整、排列

1实验部分 1 1实验装置 .实验装置采用自行

设计的 2 4 H, W不 . 5G z5k

锈钢腔体式微波等离子体 C D系统。主要由微波 V源、微波传输与转换系统、进气系统、沉积腔体及真空系统五大部分组成。该系统可产生高密度的等离子体，沉积时的基体温度较低，并且无内部污染。1 2基片表面预处理 .

紧密的高取向度的 (0 ) 10形织构的金刚石薄膜， 因为金刚石晶粒长大过程中(0 ) 10面方向长大时产生的缺陷较少 J(0 ),10织构膜有光滑的表面、少的较

缺陷及较低的应力、]较高的热导率以及较大的截流子收集距离 J更适合于在热学、,光学、电子学等方面的应用L。改变不同的沉积条件， 6 J如沉积温

试验中采用 1 m× m的 S(0 )片， c 1c i 10基为了提高金刚石的形核密度，放人沉积腔之前先用金刚石膏( . m) 05研磨，再分别放人丙酮溶液、去离子

度、甲烷浓度、气压等，可以改变金刚石薄膜的晶粒收稿日期：0 60 -3 20 -90

基金项目：湖北省科技攻关计划项目( 02 A 0 A 2;北省高等学校优秀中青年科技创新团队资助计划项目 2 0 A 15 0 )湖 作者简介：菊琴 ( 9 1,,曹 18一)女宁夏青铜峡人，武汉工程大学硕士研究生，师从汪建华教授，事等离子体技术与应用的从研究。电话：5 22 84,— a:p l j 9 6 6 .o 19 6 4 5 0 E m i a pe q 0@13 cm l c0

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