超纳米金刚石薄膜的快速生长及结构分析

采用微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术,通过调节微波功率制备不同温度条件下的超纳米金刚石(ultrananocrystalline diamond,UNCD)薄膜。比较分析反应源激活功率及基体温度对UNCD膜生长和组成结构的影响,以期获得高质量UNCD膜材的快速生长工艺技术。采用SEM、XRD、Raman等方法分析表征UNCD薄膜的形貌结构、物相组成和生长速率,同时通过OES光谱监测UNCD薄膜沉积过程中的生长基团状态。结果表明:UNCD薄膜沉积的基体温度范围在450~650℃,且随着功率和基体温度增加,OES光谱中CN、C2基团峰值强度增强,生长速率从0.82μm/h上升到6.62μm/h;膜材中晶粒尺寸稍有增加,但平均晶粒尺寸均小于10.00 nm,且表面更加平整光滑,形成更有利于力学性能的表面形貌。因此,采用二异丙胺液态小分子为反应源,同时施加更高的微波功率,在更高的基体温度下沉积是快速生长高质量UNCD膜的有效工艺途径。

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本文档关键词:金刚石,薄膜,纳米,生长,快速