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1、‘第卷第期人工晶体学报年月!!∀玛微‘波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜研究王建军吕反修于文秀体玉梅北京科技大学,北京以乌卜钦崇王守国中国科学院等离,子体物理研究所合肥提要本文系统研究了石英钟罩式微波等离子体辅助化学气相沉积装置对沉积金刚石薄膜的影。,、响与石英管式微波等离子体沉积装置相比该装置能使用较高的沉积气压较大的气体流量和。、较高的微波功率本文着重研究了沉积气压气体流量和甲烷浓度对金刚石薄膜形貌和生长速度。,的影响发现生长速度随着沉积气压和甲烷浓度的增大而增大晶体形态随着甲烷浓度的
2、增大而。中。变差并使用该装置成功地在℃低温沉积了的金刚石薄膜关键词金刚石薄膜微波等离子体化学气相沉积低温沉积而麟矶心,,‘阮以呵仪犯肠砰跳,,,外℃人配
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4、叮,一belartypeMPCVDj.ssteweertnsuterowteetuaoneostonymasaiiablfolmPraredimddpiiKeyr:iamondfil;eavePas:CVD:lowtemPeraturedePositiondsd而rowlmsmawo引言目前,国内用于制备金刚石薄膜的微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)装置,还都本。文1995年l月15日收到*。国家863高技术发展计划重点资助项目人工晶体学报第25卷,,是沿
5、用早期传统的石英管式MPcvD装置〔’2〕不仅使所能沉积的衬底尺寸受到限制(一般小,,。一于2030mm)而且由于等离子体与石英管壁直接接触使衬底易受污染中国科学院合肥等,离子体物理所和北京科技大学于1994年首次研制成功了石英钟罩式MPcvD装置图该装置采用发射天线和微波模式转换器,最终可在直径为120的石英钟罩内获得直径约70均~~匀的微波等离子体球,不仅可在更大面积上均匀沉积金刚石膜,而且等离子体基本上不与石英,。,钟罩壁接触保证了金刚石膜的更高纯度由于微波谐振腔不再置于波导内部采用光学测温。和等离子体诊断都更加方便本文介绍了采用发射天线的石英钟罩式微波等离子体CVD金刚石沉积装置
6、的结构和性能,并较系统地研究了沉积气压、气体流量和甲烷浓度对金刚石薄膜的形貌和生长速度的影响,为这种制备技术的进一步的改进和发展积累了实验数据。微波等4,、、离子体cvD金刚石薄膜沉积已有大量文献发表[s,〕但大都涉及微波功率气体组成以及衬。。底温度的影响因此本文对气体压力和气体流量的影响研究仍然是有意义的2实验仪器及实验方法中国科学院和北京科技大学联合研制的的石英钟罩式MPCVD装置的示意图,见图1。微波发生器产生的频率为2450MHZ的微,,波沿矩形波导以花10模传播经过环形器,定向藕合器和三螺钉调配器后能量几乎。全部藕合在发射天线上从发射天线发射l的微波经模式转换器转变为TMo模式
7、的,球形波最终在谐振腔(石英钟罩)内激励。流经的气体形成球形的均匀等离子体该sX公司的产品类似。装置与ATe实验微波源功率为sow,环形器与负载相接,定向,藕合器连接微波功率指示器显示向前传.eeeao一e播的(在谐振腔中祸合的)功率和反射回来Fig1Shtidimf玩1pjartymagra。的功率(经环行器被水负载吸收)实际装M代VDdiamonddepositionsystemlsutrateholder;2gassute,一
