二氧化碳对MPCVD金刚石光学膜结构及红外透过率的影响

作     者：冯真 熊鹰 王兵 刘学维 廖健淞 许立 Feng Zhen;Xiong Ying;Wang Bing;Liu Xuewei;Liao Jiansong;Xu Li

作者机构：西南科技大学材料科学与工程学院四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地四川绵阳621010 

出 版 物：《稀有金属》 (Chinese Journal of Rare Metals)

年 卷 期：2015年第39卷第5期

页      面：428-434页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金项目(U1330127) 国家自然科学基金青年基金项目(11205127) 碳纳米材料四川省青年科技创新研究团队专项(2011JTD0017)资助 

主　　题：金刚石膜 红外透过率 微波等离子体化学气相沉积 CO2/CH4流量比 

摘      要：以P型(100)取向的单晶硅片为衬底,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,通过在反应气源中添加不同比例的CO2制备光学级金刚石膜。通过Raman光谱、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石膜的结晶质量、晶粒取向和表面形貌。结果表明:增加反应气源中CO2/CH4流量比,在不改变金刚石膜物相纯度的情况下,有利于提高金刚石薄膜的结晶质量;适量的CO2/CH4流量比有利于获得晶粒形貌规则、完整且尺寸均匀的高[111]取向的金刚石膜。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)(红外光透过率)测试发现晶界密度小、晶粒尺寸均匀、形貌规则且表面平整的自支撑金刚石膜具有更高的红外(IR)透过率,表明在反应气源中适量地引入CO2有利于提高金刚石膜的光学性能,这可能与CO2引入后产生的含氧基团能抑制非金刚石相,促进取向金刚石相的生长有关;在微波功率6 k W、气压13 k Pa、基片温度850℃、CH4流量为15 ml·min-1(标准状况)的条件下,CO2/CH4流量比为0.45时可制备出具有高质量和高红外透过率的金刚石光学膜。