HF-CVD中辉光等离子体对硅(100)基底上金刚石高密度外延形核的作用

在典型的热丝化学气相沉积（HF-CVD）设备中利用辉光放电等离子体实现了镜面抛光的单晶硅（100）基底上金刚石高密度异质外延形核．实验中以硅基底作为阴极，其表面的放电电流密度高达80mA／cm2。利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、俄歇电子谱（AES）等测试手段对所得样品进行了分析。结果发现，经过10min的生长之后，在硅（100）表面上实现了金刚石（D）均匀外延形核，取向关系为D（110）／／Si（110）及D（100）／／Si（100），形核密度高达5x109／cm2。根据放电参数对阴极鞘层的等离子体参数的计算结果与AMF及SEM分析一致，表明了阴极鞘层对于金刚石异质外延形核具有决定作用，并据此讨论了进一步改善异质外延形核均匀性的途径。