基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响真空与低温１４０Ｖａｃｕｕｍ＆Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ第１４卷第３期２００８年９月满卫东，孙（武汉工程大学摘蕾，谢鹏，汪建华武汉等离子体化学与新材料省级重点实验室，湖北４３００７３）要：用自制的微波功率为５ｋＷ的微波等离子体（ＭＰＣＶＤ）装置、用Ｈ２／ＣＨ４／Ｈ２Ｏ作为反应气体在较高的沉积气压（１２．０ｋＰａ）条件下，研究了基片

2、放置在等离子体球边缘附近不同位置对ＣＶＤ金刚石沉积和生长的影响。结果表明，ＣＶＤ金刚石的形核和生长对环境的要求是不同的；在等离子体球边缘处不利于金刚石的形核，但有利于高质量金刚石的沉积。关键词：化学气相沉积；金刚石；微波等离子体；生长中图分类号：Ｏ４８４．１文献标识码：Ａ文章编号：１００６－７０８６（２００８）０３－０１４０－０５ＣＶＤＤＩＡＭＯＮＤＦＩＬＭＳＤＥＰＯＳＩＴＥＤＢＹＭＩＣＲＯＷＡＶＥＰＬＡＳＭＡ：ＥＦＦＥＣＴＯＦＴＨＥＳＵＢＳＴＲＡＴＥＰＯＳＩＴＩＯＮＭＡＮＷｅｉ－ｄｏｎｇ，ＳＵＮＬｅｉ，ＸＩＥＰｅｎｇ，Ｗ——————————————

3、————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------ＡＮＧＪｉａｎ－ｈｕａ（ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉａｍｏｎｄｉｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｂｙａｈｏｍｅ－ｍａｄｅ

4、５ｋＷｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｌａｓｍａＣＶＤｒｅｃｔｏｒｗｉｔｈａｎｉｎｐｕｔｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｗｅｒｏｆ３．５ｋＷａｔａｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ１２．０ｋＰａｕｓｉｎｇＨ２／ＣＨ４／Ｏ２ｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｓ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｄｉａｍｏｎｄｆｉｌｍｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｉ

5、ｆｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｗａｓｓｅｔａｔｔｈｅｅｄｇｅｏｆｐｌａｓｍａｂａｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｄｉａｍｏｎｄ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｌａｓｍａ；ｇｒｏｗｔｈ——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------１引言由于金刚石独特的晶体结构，使金刚石拥有许多优异的性能。金刚石高硬度、高的弹

6、性模量、低的摩擦系数、高的热导率和高的室温电阻率、极好的绝缘性能和化学稳定性、很高的电子和空穴迁移率，并在很宽的光波段范围内透明。与Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓ等半导体材料相比，它又有较宽的禁带宽度，有可能是Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓ之后新一代的半导体功能薄膜材料；同时它又有极好的耐酸、耐碱、耐各种腐蚀性气体侵蚀的性能，是优良的耐蚀（ＨＰＨＴ）制备材料。天然金刚石数量稀少，价格昂贵；高压高温的人造金刚石，含有金属催化剂，同时尺寸只有毫米量级，而利用化学气相沉积法（ＣＶＤ）制备的金刚石膜其性能在很多方面已经十分接近高质量的天然金刚石，甚至在某些方面超过了最收稿日期：

7、２００７－１１－１９．基金项目：湖北省教育厅创新团队项目（２００４）资助。作者简介：满卫东（１９７０－），男，上海市人，博士，副教授，从事微波法制备高品质金刚石膜的研究。——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------好的天然金刚石的性能［１］。而在众多ＣＶＤ制备金刚石膜的方法中，微波法是大面积、高质量制备ＣＶＤ金刚石膜的首选方法，而

8、要提高生长速率，使用大功率的微波来激发等离子体是必不可少的［２］。在用微波沉积金刚石膜（ＭＰＣＶＤ）的过程中