碳氧比对金刚石薄膜生长的影响

陈　义，汪建华，2，翁　俊，孙　祁，吴　骁，刘　辉，刘　繁（.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，武汉　430074；2.中国科学院等离子体物理研究所，合肥　23003）

碳氧比对金刚石薄膜生长的影响

陈义1，汪建华1，2，翁俊1，孙祁1，吴骁1，刘辉1，刘繁1
（1.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，武汉430074；2.中国科学院等离子体物理研究所，合肥230031）

采用微波等离子体化学气相沉积法，以H2/CH4/CO2为混合气源，通过改变气源碳氧比，探讨了碳氧比对金刚石薄膜生长的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和Raman光谱表征金刚石薄膜的表面形貌、晶粒取向和结晶质量。结果表明，随着C/O比的降低，金刚石膜表面形貌由原来的（100）面为主转向（111）面为主的金字塔形，薄膜质量有所提高，内应力降低。

微波等离子体；化学气相沉积；CO2；金刚石膜

0　引言

金刚石以优异的物理化学性能吸引了许多研究者的关注，并根据金刚石的不同性能，广泛应用到力学、光学、声学、热学、生物医药学等领域［1-5］。由于天然金刚石形状一定且难以加工，而且数量稀少，在各领域的应用受到限制。化学气相沉积（CVD）金刚石具有与天然金刚石几乎相同的性能［6］，可根据不同的应用场合量身定制各种形状、高性能的金刚石膜。

随着CVD金刚石膜广泛的应用，各领域对其性能也提出了更高的要求，高质量、大面积金刚石膜成为研究的热点。为了提高金刚石薄膜质量，探索了不同气源对金刚石薄膜质量的影响，通过往气源中加入含氧气体（如CO2、O2等）来提高金刚石薄膜质量，含氧气体在等离子体作用下产生对非金刚石相有强烈刻蚀作用的原子氧和羟基自由基，达到提高金刚石薄膜质量的效果［7-8］。……