高气压MPCVD沉积金刚石的光谱研究

作     者：曹为 马志斌 CAO Wei;MA Zhi-bin

作者机构：武汉工程大学材料科学与工程学院湖北省等离子体化学与新材料重点实验室湖北武汉430073 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2015年第35卷第11期

页      面：3007-3011页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(10875093)资助 

主　　题：高气压微波等离子体 CVD金刚石膜 发射光谱 拉曼光谱 均匀性 

摘      要：采用微波等离子体化学气相沉积方法(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)在高沉积气压(34.5kPa)下制备多晶金刚石,利用发射光谱(optical emission spectroscopy,OES)在线诊断了CH4/H2/O2等离子体内基团的谱线强度及其空间分布,并利用拉曼(Raman)光谱评价了不同O2体积分数下沉积出的金刚石膜质量,研究了金刚石膜质量的均匀性分布问题。结果表明:随着O2体积分数的增加,C2,CH及Hα基团的谱线强度均呈下降的趋势,而C2,CH与Hα谱线强度比值也随之下降,表明增加O2体积分数不仅导致等离子体中碳源基团的绝对浓度下降,而且碳源基团相对于氢原子的相对浓度也降低,使得金刚石的沉积速率下降而沉积质量提高。此外,具有刻蚀作用的OH基团的谱线强度却随着O2体积分数的增加而上升,这也有利于降低金刚石膜中非晶碳的含量。光谱空间诊断发现高沉积气压下等离子体内基团分布不均匀,特别是中心区域C2基团聚集造成该区域内非晶碳含量增加,最终导致金刚石膜质量分布的不均匀。