GPCVD法低温合成纳米金刚石薄膜

编号：NMJS02825

篇名：GPCVD法低温合成纳米金刚石薄膜

作者：葛大勇； 赵庆勋； 杨保柱； 何雷；

关键词：纳米； 金刚石薄膜； 辉光等离子体辅助热丝化学气相沉积法；

机构： 河北大学物理科学与技术学院；

摘要： 为了在低温衬底(<500℃)上制备出高品质纳米金刚石薄膜,使用辉光等离子体辅助热丝化学气相沉积法,用甲烷、高纯氢为源气体,P型Si(100)为衬底材料,在低温条件下合成了纳米金刚石薄膜,利用Langmuir探针对合成过程进行了实时原位诊断,研究了电子温度Te和电子密度ne的空间变化规律,探讨薄膜生长机理。对所合成的样品,利用扫描电子显微镜、Raman光谱仪、X射线衍射进行了分析。结果表明,实验所得样品为高品质、结晶完善、表面光滑的纳米金刚石薄膜,SEM形貌表明薄膜中晶粒的粒度为40～90 nm,Raman光谱在1 331.5 cm-1处出现了金刚石的(111)特征声子峰。XRD谱在2θ=43.907、5.30处出现了金刚石的(111)(、220)特征衍射峰。实验得出了低温合成纳米金刚石薄膜的最佳工艺条件:①甲烷体积百分比浓度为0.6%;②反应室气压为5 kPa;③气体流量在1 100～1 300 mL/min范围内成核密度较高,并以(100)(、111)面为主,晶粒的平均粒度小于100 nm;在流量为1 300 mL/min时,晶粒的生长表现为一定的定向生长。