射频磁控溅射Si过渡层对自支撑金刚石膜形核面的影响

张雄伟，魏秋平, 2，龙航宇，余志明



射频磁控溅射Si过渡层对自支撑金刚石膜形核面的影响

张雄伟1，魏秋平1, 2，龙航宇1，余志明1

(1. 中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083；2. 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

采用射频磁控溅射法在镜面抛光单晶硅片表面制备Si过渡层，然后以甲烷和氢气为反应气体，采用热丝化学气相沉积法制备金刚石膜，去除基体Si和Si过渡层后，在自支撑金刚石膜的形核面上采用射频磁控溅射法沉积ZnO薄膜。通过X线衍射、Raman光谱分析、场发射扫描电镜和原子力显微镜等对膜层的表面形貌和微观结构进行测试与表征。结果表明：相对于无过渡层的样品，溅射Si过渡层能有效增加单晶硅基体表面金刚石的形核密度，降低金刚石膜形核面上非金刚石相的含量，提高金刚石膜的质量，所得金刚石自支撑膜的形核面更加光滑，表面粗糙度从6.2 nm降低到约3.2 nm，且凸起颗粒和凹坑等缺陷显著减少，在形核面上沉积的ZnO薄膜具有较高的轴取向。

自支撑金刚石膜；射频磁控溅射；过渡层；形核面；表面粗糙度

随着无线局域网、全球导航、卫星通信系统等的迅速发展，对于高频声表面波器件的需求越来越大，对其频率的要求从MHz增加到GHz，如用于1.9 GHz的个人通讯服务系统和2.45 GHz的无线局域网络系统等。声表面波器件的中心频率与材料的声传播速度成正比，而与叉指换能器(interdigital transducer，IDT)电极的周期成反比[1]。提高声表面波器件中心频率的方法主要是降低IDT的周期[2]。但随着使用频率提高，IDT的周期已降低到半导体加工工艺的极限，所以，将压电薄膜沉积于具有高声速的材料表面已逐渐成为研究重点。……