热丝CVD沉积金刚石薄膜时的等离子体空间分布研究

作     者：易成 王传新 范咏志 代凯 马志斌 王升高 满卫东 吴超 YI Cheng;WANG Chuan-xin?;FAN Yong-zhi;DAI Kai;MA Zhi-bin;WANG Sheng-gao;MAN Wei-dong;WU Chao

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：2016年第36卷第8期

页      面：2601-2606页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11175137) 武汉工程大学研究生教育创新基金项目(CX2014066)资助 

主　　题：热丝CVD 金刚石薄膜 发射光谱 空间分布 

摘      要：采用热丝化学气相沉积(chemical vapordeposition,CVD)的方法,以丙酮为碳源生长金刚石薄膜时,利用等离子体发射光谱对生长过程中的等离子体空间分布进行了在线诊断。采用SEM,Raman光谱分别对沉积金剐石膜表面、断面的形貌和质量进行表征。光谱分析表明,对于线性阵列布丝情况下,中心区域与边缘区域的基团分布存在差异,中心区温度高,裂解能力强,基团强度高于两边,但中心区域基团特征峰强度的变化比等离子球平缓的多;距离热丝越远,热辐射减小,从丙酮分子中裂解出CH和CO等基团以及由原子H激发的H_β与H_α等强度降低,反而使得复合生成的C2基团增加。SEM测试结果表明,当丝基间距为4.5,5.5,6.5 mm时,所沉积的金刚石薄膜表面由致密规则晶面向混乱转变,且单位时间内的生长速率也依次降低,此外,Raman光谱表明随着纵向间距的加大,金刚石薄膜的质量随之降低。这与诊断结果中CH和CO强度的降低,C_2基团强度增加及基团C_2/H_α比强度下降相吻合。