氧气和形核密度对金刚石薄膜生长的可控性研究

在2 kW微波等离子体化学气相沉积装置中,以CH4,H2和O2为反应气体制备金刚石膜,主要研究氧气和形核密度对金刚石膜表面形貌和生长速率的影响。在实验过程中,O2的掺入对相同形核密度表面形貌、质量有影响,其中氢气与甲烷在形核时的体积浓度比为200∶6,生长时的体积浓度比为200∶4,通入0.2 mL/min的O2有助于增大表面金刚石颗粒,并提高金刚石膜的质量,在拉曼表征中只有一个金刚石特征峰。采用不同形核密度时,氧气的通入促进金刚石膜的沉积,并能抑制非晶C的沉积,因为沉积过程中的非晶C质量分数急剧下降,从而提高金刚石膜的生长速率,由1μm/h提高到了1.5μm/h。